IC封裝產(chǎn)業(yè)介紹及常用封裝方式簡述(圖文版)

1、1現(xiàn)在的世界就是一顆一顆芯片芯片需要封裝所以世界正在被一顆一顆的封裝請隨我走入封裝世界成為封裝高手2封裝在IC制造產(chǎn)業(yè)鏈中之位置Wafer Manufacturing長晶切片倒角拋光Front End氧化擴散硅片檢測光刻沉積刻蝕植入WaferTest探針臺測試BackEnd背磨劃片封裝成品測試CMP3封裝作業(yè)之一般流程(QFP為例)Wafer back grindingWafer mountWafer saw & cleanDie attachEpoxy curePlasma cleanWire bondMoldingMarkingPost mold cureDeflash &

2、 TrimSolder platingForming&singulationFVIPacking4封裝用原材料以及所需零組件塑膠材料塑膠材料: BT 樹脂、樹脂、Epoxy、PTFE、Polyimide、compound、 UBM、PSV、APPE、Solder mask、P.R焊焊 料料：95 Pb/5 Sn 、37 Pb/63 Sn (易熔易熔,183 )、No Lead Ally（Sn 3.9/Ag 0.6/Cu 5.5 ,235 ）、）、Low- Ally 金金 線線: Au bond、Ally bond Lead Frame: 由沖壓模具制成由沖壓模具制成Substrate:

3、 柔性基片柔性基片(tape)、迭層基片、復合基片、陶瓷基片、迭層基片、復合基片、陶瓷基片、 HiTCETM 陶瓷基片、帶有陶瓷基片、帶有BCBTM介質(zhì)層的玻璃基片介質(zhì)層的玻璃基片TAPE: Blue Tape、UV TapeHeat Sink : 散熱片散熱片 5封裝用機臺以及所涉及模具Polishing machine & CMPUV tape attach machineDicing machineUV irradiation machineTape remover machinePick & Place machinePackage machine錫爐沖切模具(F/T)

4、:trim & form塑封模具6封裝趨勢演進圖封裝類型全稱盛行時期DIPDual in-line package80年代以前SOPSmall outline package80年代QFPQuad Flat Package19951997TABTape Automated bonding19951997COBChip on board19961998CSPChip scale package19982000Fc Flip-chip1999-2001MCMMulti chip model2000nowWLCSPWafer level CSP2000now7封裝類型分類 IC封裝的主要功能

5、 保護IC,提供chip和system之間訊息傳遞的界面.所以IC制程發(fā)展、系統(tǒng)產(chǎn)品的功能性都是影響IC封裝技術發(fā)展的主要原因。比如：近日電子產(chǎn)品的要求是輕薄短小，就要有降低chip size的技術；IC制程微細化，造成chip內(nèi)包含的邏輯線路增加，就要使chip引腳數(shù)增加等等。 IC封裝的主要分類以及各自特點： 一、DIP雙列直插式封裝 DIP(DualInline Package)是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當然，也可以直接

6、插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心，以免損壞引腳。 8DIP封裝之特點 1.適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。 2.芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。 DIP封裝圖示 body thickness：155mil PKG thickness: 350mil Lead width: 18.1mil Lead pitch: 100mil DIP系列封裝其他形式 PDIP（Plastic DIP）、CDIP（Ceramic DIP） SPDIP（Shrink plastic DIP）9二、SOP/SOJ小尺寸封裝 1

7、980年代，SMT（Surface Mounting Technology）技術發(fā)起后，在SMT的生產(chǎn)形態(tài)中，SOP（Small Out-Line Package）/SOJ（ Small Out-Line J-Lead package）隨之出現(xiàn)，引腳在IC兩側(cè)。SOP/SOJ封裝形態(tài)之特點 1. SOP/SOJ is a lead frame based package with Gull wing form lead suitable for low pin count devices. 2. Body width ranges from 330 to 496 mils with pitch

8、 50 mils available. 3. Markets include consumer ( audio/ video/ entertainment ), telecom (pagers/ cordless phones), RF, CATV, telemetry, office appliances (fax/copiers/printers/PC peripherals) and automotive industries.10SOP (Small Out-Line Package)封裝形態(tài)之圖示body thickness:87106mil PKG thickness:104118

9、mil Lead width: 16 milLead pitch: 50 mil SOJ ( Small Out-Line J-Lead package)封裝形態(tài)之圖示body thickness:100 mil PKG thickness:130150mil Lead width: 1720 mil Lead pitch: 50 mil11SOP封裝系列之其他形式 1.SSOP(Shrink SOP) body thickness：7090 mil PKG thickness: 80110mil Lead width: 1015 mil Lead pitch: 25 mil 2.TSOP(T

10、hin SOP) body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2mm Lead width: 0.380.52 mm Lead pitch: 0.5 mm12 3.TSSOP(Thin Shrink SOP) body thickness：0.90 mm PKG thickness: 1.0mm Lead width:0.10.2mm Lead pitch: 0.40.65mm 4.TSOP() : Thin SOP 5.TSOP( ) : Thin SOP 6.QSOP : Quarter Size Outline Package 7.QVSOP : Qua

11、rter Size Very Small Outline Package13三、QFP方型扁平式封裝和PFP扁平封裝 QFP（Plastic Quad Flat Package）封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)模或超大型集成電路都采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般在100 256100 256。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD（表面安裝設備技術）將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將芯片各腳對準相應的焊點，即可實現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。 PFP（Plastic Fla

12、t Package）方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是長方形。 QFP/PFP封裝具有以下特點特點： 1.適用于SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。 2.適合高頻使用。 3.操作方便，可靠性高。 4.芯片面積與封裝面積之間的比值較小 14QFP方型扁平式封裝和PFP扁平封裝圖示 body thickness：2.8 mm PKG thickness: 3.3 mm Lead width: 0.180.35mm Lead pitch: 0.401.0 mm QFP封裝系列之其他形式 1.LQFP(Low profile Q

13、FP)： body thickness：1.4mm PKG thickness: 1.6mm Lead width: 0.220.37mm Lead pitch: 0.400.80mm15 2.TQFP(Thin QFP): body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2 mm Lead width: 0.180.37 mm Lead pitch: 0.400.80 mm3.DPH-QFP(Die Pad Heat Sink QFP) body thickness：2.8 mm PKG thickness: 3.3 mm Lead width: 0.20.3

14、mm Lead pitch: 0.5 mm16 4.DPH-LQFP(Die-pad Heat Sink Low-profile QFP) body thickness：1.4 mm PKG thickness: 1.6 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.5 mm5.DHS-QFP(Drop-in Heat sink QFP) body thickness：1.4 mm PKG thickness: 1.6 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.5 mm17 6.EDHS-QFP(Exposed Drop-in Hea

15、t sink QFP) body thickness：3.2 mm PKG thickness: 3.6 mm Lead width: 0.180.3 mm Lead pitch: 0.40.65 mm 7.E-Pad TQFP(Exposed-Pad TQFP) body thickness：1.0 mm PKG thickness: 1.2 mm Lead width: 0.22 mm Lead pitch: 0.50 mm18 8.VFPQFP(Very Fine Pitch QFP) 9.S2QFP(Spacer Stacked QFP) 11.Stacked E-PAD LQFP19

16、 10.MCM-LQFP(Multi-chip module Low-profile QFP) 12.PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier Package )20PGA插針網(wǎng)格陣列封裝 PGA(Pin Grid Array Package)芯片封裝形式在芯片的內(nèi)外有多個方陣形的插針，每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據(jù)引腳數(shù)目的多少，可以圍成2-5圈。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸，從486芯片開始，出現(xiàn)一種名為ZIF(Zero Insertion Force Socket) 的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的

17、CPU在安裝和拆卸上的要求。 PGA插針網(wǎng)格陣列封裝之特點 1.插拔操作更方便，可靠性高。 2.可適應更高的頻率Intel系列CPU中，80486和Pentium、Pentium Pro均采用這種封裝形式 21 PGA插針網(wǎng)格陣列封裝之圖示22BGA球柵陣列封裝 隨著集成電路技術的發(fā)展，對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關系到產(chǎn)品的功能性，當IC的頻率超過100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“Cross Talk”現(xiàn)象，而且當IC的管腳數(shù)大于208 Pin時，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片（如圖形芯片與芯片組等）皆轉(zhuǎn)而使用BG

18、A(Ball Grid Array Package)封裝技術。 BGA封裝具有以下特點： 1.I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式，提高了成品率。 2.雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片 法焊接，從而可以改善電熱性能。 3.信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高。4.組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。23BGA封裝之基板:Substrate BGA是是IC封裝封裝的一的一種種方式，方式，是單是單一晶片或多晶片以打一晶片或多晶片以打線線接合接合(Wire Bonding)、卷帶卷帶式接合式接合(Tape Automated)或或覆覆晶式接合晶式接合(Flip Chi

19、p)的方式和基板上之的方式和基板上之導路導路相連接；而基板本相連接；而基板本身以身以Area Array陣列式分布的陣列式分布的錫錫凸凸塊塊作作為為IC元件向外元件向外連連接之端接之端點點，然而要完成，然而要完成BGA封裝封裝中晶片中晶片與與各球各球的連接的連接，須先安，須先安置連置連接接兩兩者的小型薄片，者的小型薄片，這個這個小型薄片就是小型薄片就是BGA基板，基板，BGA基板基板占封占封裝裝材料成本材料成本2/3，BGA基板在整基板在整個個BGA的封裝中的封裝中占占有有舉足輕重舉足輕重的地位。的地位。 BGA基板因使用材料不同可分為四大類基板因使用材料不同可分為四大類: 1.CBGA (C

20、eramic BGA) 2.PBGA (Plastic BGA) 3.TBGA (Tape BGA) 4.MBGA (Metal BGA)24BGA依據(jù)基板使用材料不同可分為五大類: 1. PBGA（Plastic基板） ：一般為2-4層有機材料構(gòu)成的多層板。2. CBGA（Ceramic基板） ：即陶瓷基板，芯片與基 板間的電氣連接通常采用倒裝芯片（FlipChip，簡 稱FC）的安裝方式。3. FCBGA（Rigid基板） ：硬質(zhì)多層基板。4. TBGA（Tape 基板） ：基板為帶狀軟質(zhì)的1-2層PCB電路板。5. CDPBGA（Cavity Down Plastic基板） ：指封裝中央

21、有方型低陷的芯片區(qū)（又稱空腔區(qū)）。251. PBGA(Pastic BGA) ball :0.550.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.01.7mm substrate Thk:0.56mm body Thk:1.561.73mm PKG Thk:2.162.33mm 2. LBGA(Low-profile BGA) ball :0.300.60mm ball count:1001000 ball pitch: 0.81.0mm substrate Thk:0.36mm body Thk:0.90mm PKG Thk:1.301.60mm263. LT

22、BGA(Low-profile Tape BGA) ball :0.45mm ball count:1001000 ball pitch: 0.80mm substrate Thk:0.1mm body Thk:0.80mm PKG Thk:1.20mm 4. TFBGA(Thin & Fine pitch BGA) ball :0.300.60mm ball count:1001000 ball pitch: 0.501.0mm substrate Thk:0.36mm body Thk:0.89mm PKG Thk:1.201.60mm275. TFTBGA(Thin &

23、Fine-pitch Tape BGA) ball :0.40mm ball count:1001000 ball pitch: 0.75mm substrate Thk:0.10mm body Thk:0.75mm PKG Thk:1.10mm 6. EDHSBGA(Exposed Drop-in Heat Sink BGA) ball :0.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.27mm substrate Thk:0.56mm body Thk:1.73mm PKG Thk:2.33mm286. STFBGA(Stacked Thin & F

24、ine-pitch BGA)ball :0.801.0mmball count:1001000ball pitch: 0.40mmsubstrate Thk:0.26mmbody Thk:0.96mmPKG Thk:1.40mm 7. CDTBGA(Cavity Down Tape BGA)ball :0.600.75mmball count:1001000ball pitch: 1.01.27mmsubstrate Thk:1.01.2mmbody Thk: 1.01.2mmPKG Thk:1.60mm298. L2BGA/EBGA(Laser laminate BGA/Enhanced B

25、GA) Laser laminate BGA/Enhanced BGA are cavity down,thermally enhanced BGA with laminated substrate .They are suitable for solutions for high power dissipation applications(6w). L2BGA with laser drilled via enhances circuitry EBGA uses BTlaminated with multiple layers at a very competitive cost. Sup

26、erior electrical performance is achieved by multiple metal layer laminate based construction. ball :0.600.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.01.27mm substrate Thk:1.01.2mm body Thk:1.01.2mm PKG Thk:1.60mm309. MCMBGA(Multi-chip Module BGA) ball :0.600.75mm ball count:1001000 ball pitch: 1.27mm sub

27、strate Thk:0.56mm body Thk:1.561.73mm PKG Thk:2.162.33mm 10. FCBGA(Flip Chip BGA) ball :0.600.75mm ball count:1002000 ball pitch: 1.01.27mm substrate Thk:1.02.0mm body Thk:3.0mm PKG Thk:3.5mm31BGA封裝的其他常見形式 HPBGA(High Performance BGA) chip array BGA Tape Array BGA Tape super BGA 以及其他的如:Micro BGA、Vipe

28、r BGA32BGA封裝系列形式33以上各封裝形態(tài)之主要運用產(chǎn)品封裝方式封裝方式主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品DIPFlash(Bios)、ROM、滑鼠滑鼠ICSOP/SOJDRAM、監(jiān)視器監(jiān)視器IC、消費性電消費性電子子ICPLCCFlash、EPROMQFP繪圖晶片、繪圖晶片、SRAM、網(wǎng)路卡網(wǎng)路卡ICBGA晶片組、晶片組、3D繪圖晶片繪圖晶片、MCU、MPU、RF、Portable Pro.34MCM(Multi Chip Module)多晶片模組 多晶片模組是將多個未封裝的裸晶片一起封裝於同一個封裝體內(nèi)，如此可縮小系統(tǒng)的體積，並縮短晶片間的連接線路，因而成為改善系統(tǒng)效能的一大捷徑，多晶片模組的基本構(gòu)

29、想是盡量減少系統(tǒng)中晶元的間隙，其目的是縮短晶片間信號的延滯，縮小系統(tǒng)尺寸及減少外接的連線，而造就出高性能的元件。具有下列特性： 1.封裝延遲時間縮小，易于實現(xiàn)模塊高速化。2.縮小整機/模塊的封裝尺寸和重量。3.系統(tǒng)可靠性大大提高。 綜合上述特性，多晶片模組將成為未來攜帶式無線通訊系統(tǒng)的主流，隨著多媒體的發(fā)展，多晶片模組也將大量出現(xiàn)於工作站及筆記型電腦中。35 MCM多晶片模組圖示:36MCM多晶片模組系列圖示:37SiP ( System in Package ) Semiconductor industry demands for higher levels of integration,

30、lower costs, and a growing awareness of complete system configuration hav econtinued to drive System in Package (SiP) solutions. SiP封裝圖示:38CSP(Chip Scale Package)芯片級封裝 隨著全球電子產(chǎn)品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮，封裝技術已進步到CSP(Chip Size Package)。它減小了芯片封裝外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒（Die）大不超過1.4倍。

31、CSP封裝具有以下特點： 1.滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。 2.芯片面積與封裝面積之間的比值很小。 3.極大地縮短延遲時間。 CSP封裝又可分為四類： 1.1.Lead Frame Type(Lead Frame Type(傳統(tǒng)導線架形式傳統(tǒng)導線架形式) ) 2. 2. Rigid Interposer Type(Rigid Interposer Type(硬質(zhì)內(nèi)插板型硬質(zhì)內(nèi)插板型) ) 3. 3. Flexible Interposer Type(Flexible Interposer Type(軟質(zhì)內(nèi)插板型軟質(zhì)內(nèi)插板型) )， 4. 4. Wafer Level Package(W

32、afer Level Package(晶圓尺寸封裝晶圓尺寸封裝) )： 39CSP封裝所涉及之精密技術:Flip Chip Flip Chip(覆晶 ):覆晶技術起源於1960年代，當時IBM開發(fā)出所謂之C4 (Controlled Collapse Chip Connection)技術，在I/O pad上沈積錫鉛球，而後將晶片翻轉(zhuǎn)、加熱，利用熔融的錫鉛球與基板相結(jié)合，並以此技術取代傳統(tǒng)打線接合(wire bonding)而應用於大型電腦組裝上。 廣義的覆晶技術泛指將晶片翻轉(zhuǎn)後，以面朝下的方式透過金屬導體與基板進行接合。一般而言，金屬導體包含有金屬凸塊(metal bump)、捲帶接合(tap

33、e-automated bonding) 等，這其中以金屬凸塊技術最為成熟，亦被廣泛應用於量產(chǎn)之產(chǎn)品上。 一般而言，由於成本與製程因素，使用覆晶接合之產(chǎn)品通可分為兩種形式，分別為較常使用於低I/O數(shù) IC之覆晶式組裝(flip chip on board，F(xiàn)COB)及主要使用於高I/O數(shù)IC的覆晶式構(gòu)裝(flip chip in package，F(xiàn)CIP)，其中FCOB為直接晶片接合(direct chip attachment；DCA)技術之一。40CSP封裝所涉及之精密技術:bumping41CSP封裝所涉及之精密技術之Area array bumping & Peripheral bumping 1、 Peripheral