電子封裝技術(shù)第2章

1、u 2.1 電子封裝概述電子封裝概述u 2.2 電子封裝的演變電子封裝的演變u 2.3 電子封裝的級(jí)別電子封裝的級(jí)別 2.3.1 零級(jí)封裝技術(shù)零級(jí)封裝技術(shù) 2.3.2 一級(jí)封裝技術(shù)一級(jí)封裝技術(shù) 2.3.3 二級(jí)封裝技術(shù)二級(jí)封裝技術(shù) 2.3.4 三級(jí)封裝技術(shù)三級(jí)封裝技術(shù)u 2.4 電子封裝的分類(lèi)電子封裝的分類(lèi) 封裝技術(shù)其實(shí)就是一種將集成電路封裝技術(shù)其實(shí)就是一種將集成電路打包打包的技術(shù)。拿我們常見(jiàn)的內(nèi)存來(lái)說(shuō)，的技術(shù)。拿我們常見(jiàn)的內(nèi)存來(lái)說(shuō)，我們實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的內(nèi)存的大小和面貌，而是內(nèi)存芯片我們實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的內(nèi)存的大小和面貌，而是內(nèi)存芯片經(jīng)過(guò)打包即封裝后的產(chǎn)品。這種打

2、包對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)是必須的，也是至關(guān)重要經(jīng)過(guò)打包即封裝后的產(chǎn)品。這種打包對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)是必須的，也是至關(guān)重要的。的。 芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞直接影響芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印刷電路板（的好壞直接影響芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印刷電路板（PCB或或PWB）的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。）的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。 2.1 電子封裝概述電子封裝概

3、述 封裝也可以說(shuō)是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著封裝也可以說(shuō)是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁芯片上的焊區(qū)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的芯片上的焊區(qū)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。此，對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)都是非常關(guān)鍵的一

4、環(huán)。 在制作芯片時(shí)，已經(jīng)利用金屬化工藝將芯片內(nèi)部的元器件和芯片焊區(qū)進(jìn)行在制作芯片時(shí)，已經(jīng)利用金屬化工藝將芯片內(nèi)部的元器件和芯片焊區(qū)進(jìn)行了電路的連通，若要使芯片發(fā)揮其應(yīng)有的功能，則需將芯片焊區(qū)最終與印刷電了電路的連通，若要使芯片發(fā)揮其應(yīng)有的功能，則需將芯片焊區(qū)最終與印刷電路板的電路進(jìn)行連通，對(duì)于電子封裝而言，此過(guò)程可以有三種形式：路板的電路進(jìn)行連通，對(duì)于電子封裝而言，此過(guò)程可以有三種形式： 1. 對(duì)于簡(jiǎn)單的芯片（或晶體管），此時(shí)的對(duì)于簡(jiǎn)單的芯片（或晶體管），此時(shí)的I/O端口只有端口只有35個(gè)，因此只需個(gè)，因此只需要將芯片粘貼在一個(gè)底板的中心（底板上沒(méi)有電路，僅起支撐芯片的作用），要將芯片粘貼在一

5、個(gè)底板的中心（底板上沒(méi)有電路，僅起支撐芯片的作用），底板上有三四個(gè)合金引腳，將芯片焊區(qū)與引腳鍵合（一般為底板上有三四個(gè)合金引腳，將芯片焊區(qū)與引腳鍵合（一般為WB鍵合，芯片焊鍵合，芯片焊區(qū)和引腳一一對(duì)應(yīng)，芯片粘貼和芯片焊區(qū)與引腳的鍵合屬于零級(jí)封裝），然后區(qū)和引腳一一對(duì)應(yīng)，芯片粘貼和芯片焊區(qū)與引腳的鍵合屬于零級(jí)封裝），然后用塑料、陶瓷或金屬等將其氣密或非氣密密封，完成一級(jí)封裝。一級(jí)封裝后的用塑料、陶瓷或金屬等將其氣密或非氣密密封，完成一級(jí)封裝。一級(jí)封裝后的組件通過(guò)引腳再與組件通過(guò)引腳再與PCB上的金屬布線焊區(qū)（表面貼裝形式，上的金屬布線焊區(qū)（表面貼裝形式，PCB焊區(qū)與引腳一焊區(qū)與引腳一一對(duì)應(yīng)）或金

6、屬化通孔（通孔插裝形式，金屬化通孔與引腳一一對(duì)應(yīng)）焊接，一對(duì)應(yīng)）或金屬化通孔（通孔插裝形式，金屬化通孔與引腳一一對(duì)應(yīng)）焊接，以連通外電路（此為二級(jí)封裝）。以連通外電路（此為二級(jí)封裝）。 3. 利用利用WB、TAB或或FCB技術(shù)直接將芯片焊接在技術(shù)直接將芯片焊接在PCB的焊區(qū)上，即跳過(guò)了的焊區(qū)上，即跳過(guò)了一級(jí)封裝，直接進(jìn)行二級(jí)封裝，稱(chēng)為直接芯片安裝技術(shù)，也稱(chēng)無(wú)封裝組裝。前一級(jí)封裝，直接進(jìn)行二級(jí)封裝，稱(chēng)為直接芯片安裝技術(shù)，也稱(chēng)無(wú)封裝組裝。前面兩種形式均對(duì)芯片進(jìn)行了密封（封裝），然后封裝體通過(guò)引腳、焊球等與面兩種形式均對(duì)芯片進(jìn)行了密封（封裝），然后封裝體通過(guò)引腳、焊球等與PCB連接，而直接芯片安裝技

7、術(shù)略去了一次封裝，直接與連接，而直接芯片安裝技術(shù)略去了一次封裝，直接與PCB或其他基板連接?；蚱渌暹B接。注：芯片焊區(qū)、基板焊區(qū)、封裝引腳以及注：芯片焊區(qū)、基板焊區(qū)、封裝引腳以及PWB通孔或焊區(qū)相互之間是通孔或焊區(qū)相互之間是的。的。 2. 隨著芯片集成的元器件數(shù)量的增加，隨著芯片集成的元器件數(shù)量的增加，I/O端口數(shù)（引腳數(shù)）急劇增加，需將端口數(shù)（引腳數(shù)）急劇增加，需將芯片粘貼在一個(gè)含有電路的基板上，基板焊區(qū)與基板電路連通?；蹇梢允菃螌有酒迟N在一個(gè)含有電路的基板上，基板焊區(qū)與基板電路連通。基板可以是單層的，也可以是多層的。對(duì)于簡(jiǎn)單的基板，有對(duì)應(yīng)的引腳與基板表面的焊區(qū)釬焊在的，也可以是多層的

8、。對(duì)于簡(jiǎn)單的基板，有對(duì)應(yīng)的引腳與基板表面的焊區(qū)釬焊在一起，此時(shí)只需將芯片粘貼在基板的承片區(qū)域，并用一起，此時(shí)只需將芯片粘貼在基板的承片區(qū)域，并用WB技術(shù)將芯片焊區(qū)與引腳技術(shù)將芯片焊區(qū)與引腳或基板焊區(qū)鍵合，密封之后的封裝體通過(guò)引腳與或基板焊區(qū)鍵合，密封之后的封裝體通過(guò)引腳與PCB連通；復(fù)雜的基板往往是多連通；復(fù)雜的基板往往是多層燒結(jié)在一起的，每一層內(nèi)有金屬化布線和金屬化的通孔。通孔與基板焊區(qū)一一層燒結(jié)在一起的，每一層內(nèi)有金屬化布線和金屬化的通孔。通孔與基板焊區(qū)一一對(duì)應(yīng)，而引腳釬焊在通孔內(nèi)。芯片粘貼在承片區(qū)域后，用對(duì)應(yīng)，而引腳釬焊在通孔內(nèi)。芯片粘貼在承片區(qū)域后，用WB、TAB或或FCB技術(shù)技術(shù)將芯

9、片焊區(qū)與基板焊區(qū)鍵合（鍵合之后進(jìn)行密封），這樣芯片經(jīng)芯片焊區(qū)將芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)鍵合（鍵合之后進(jìn)行密封），這樣芯片經(jīng)芯片焊區(qū)基板基板焊區(qū)焊區(qū)金屬化通孔金屬化通孔引腳引腳PCB板，最終與板，最終與PCB建立電路連通。建立電路連通。 微電子封裝的定義：所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的微電子封裝的定義：所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作外殼。它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁。（科學(xué)的定義）用，而且還是溝通芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁。（科學(xué)的定義） “ “封裝封裝”這個(gè)詞用

10、于電子工程的歷史并不很久。在真空電子管時(shí)代，這個(gè)詞用于電子工程的歷史并不很久。在真空電子管時(shí)代，將電子管等器件安裝在管座上構(gòu)成電路設(shè)備一般稱(chēng)為將電子管等器件安裝在管座上構(gòu)成電路設(shè)備一般稱(chēng)為“組裝或裝配組裝或裝配”。當(dāng)時(shí)還沒(méi)有當(dāng)時(shí)還沒(méi)有“封裝封裝”這一概念。這一概念。 微電子封裝的定義微電子封裝的定義 狹義的封裝技術(shù)可定義為：利用膜技術(shù)及微細(xì)連接技術(shù)，將半導(dǎo)狹義的封裝技術(shù)可定義為：利用膜技術(shù)及微細(xì)連接技術(shù)，將半導(dǎo)體元器件及其他構(gòu)成要素，在框架（底板）或體元器件及其他構(gòu)成要素，在框架（底板）或上上布置、固定及連布置、固定及連接，引出接線端子，并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體接，引出接線端

11、子，并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)（主要指一級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)（主要指一級(jí)封裝）。 廣義的電子封裝是指將半導(dǎo)體和電子元器件所具有的電子的、物廣義的電子封裝是指將半導(dǎo)體和電子元器件所具有的電子的、物理的功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槟苓m用于設(shè)備或系統(tǒng)的形式，并使之為人類(lèi)社會(huì)服理的功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槟苓m用于設(shè)備或系統(tǒng)的形式，并使之為人類(lèi)社會(huì)服務(wù)的科學(xué)與技術(shù)。（功能性的定義）務(wù)的科學(xué)與技術(shù)。（功能性的定義） 基板材料有陶瓷、玻璃、有機(jī)材料、基板材料有陶瓷、玻璃、有機(jī)材料、Si、金剛石或它們的復(fù)合材料，基板可以是單、金剛石或它們的復(fù)合材料，基板可以是單層也可以是多層，（每一層）基板材料上覆有銅箔。

12、在基板材料層也可以是多層，（每一層）基板材料上覆有銅箔。在基板材料-覆銅箔層壓板上，有選覆銅箔層壓板上，有選擇地進(jìn)行孔加工、化學(xué)鍍銅、電鍍銅、蝕刻等加工，得到所需電路圖形。擇地進(jìn)行孔加工、化學(xué)鍍銅、電鍍銅、蝕刻等加工，得到所需電路圖形。PWB或或PCB往往往特指含印刷電路的有機(jī)材質(zhì)的基板。一般情況下，在往特指含印刷電路的有機(jī)材質(zhì)的基板。一般情況下，在PWB上的封裝稱(chēng)為二級(jí)封裝，在上的封裝稱(chēng)為二級(jí)封裝，在框架或基板上的封裝稱(chēng)為一級(jí)封裝。一級(jí)封裝后，還需利用通孔插裝或表面安裝的方式框架或基板上的封裝稱(chēng)為一級(jí)封裝。一級(jí)封裝后，還需利用通孔插裝或表面安裝的方式與與PWB連接。連接。芯片的載體是硅片，芯

13、片上集成晶體管等芯片的載體是硅片，芯片上集成晶體管等多種元件。多種元件。將一級(jí)封裝和其他元器件組裝到將一級(jí)封裝和其他元器件組裝到印刷電路板上，印刷電路板的材印刷電路板上，印刷電路板的材質(zhì)不是硅片，而是有機(jī)材料等。質(zhì)不是硅片，而是有機(jī)材料等。（一級(jí)封裝引腳與（一級(jí)封裝引腳與PCB建立電路建立電路的連通）的連通）將獨(dú)立顯卡將獨(dú)立顯卡( (或內(nèi)存條或內(nèi)存條) )插到插到主板上屬于三級(jí)封裝主板上屬于三級(jí)封裝將一個(gè)或多個(gè)芯片進(jìn)行封裝（包含將一個(gè)或多個(gè)芯片進(jìn)行封裝（包含芯片焊區(qū)與封裝引腳或基板焊區(qū)的芯片焊區(qū)與封裝引腳或基板焊區(qū)的電路連通）。電路連通）。將二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插卡再將二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插卡

14、再共同插裝在一個(gè)更大的母板的組共同插裝在一個(gè)更大的母板的組裝。（二級(jí)封裝的引出端與母板裝。（二級(jí)封裝的引出端與母板電路連通）電路連通）通過(guò)各級(jí)封裝和電路的互連，通過(guò)各級(jí)封裝和電路的互連，才使芯片和各種元器件實(shí)現(xiàn)才使芯片和各種元器件實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能，并保證工作的應(yīng)有的功能，并保證工作的可靠性?？煽啃?。板上芯片板上芯片(直接芯片封裝直接芯片封裝)，將裸芯片直接粘貼在，將裸芯片直接粘貼在PWB上，鍵合之后膠封。上，鍵合之后膠封。 在在IC芯片與各級(jí)封裝之間，必須通過(guò)互連技術(shù)將芯片與各級(jí)封裝之間，必須通過(guò)互連技術(shù)將IC芯片焊區(qū)與各芯片焊區(qū)與各級(jí)封裝的引腳或基板焊區(qū)連接起來(lái)才可以形成功能，這種芯片互連稱(chēng)級(jí)

15、封裝的引腳或基板焊區(qū)連接起來(lái)才可以形成功能，這種芯片互連稱(chēng)為芯片的零級(jí)封裝，包含芯片焊區(qū)和各級(jí)封裝的粘接以及電路的互連。為芯片的零級(jí)封裝，包含芯片焊區(qū)和各級(jí)封裝的粘接以及電路的互連。芯片互連（零級(jí)封裝）在整個(gè)電子封裝中占有舉足輕重的地位，并貫芯片互連（零級(jí)封裝）在整個(gè)電子封裝中占有舉足輕重的地位，并貫穿于封裝的全過(guò)程。穿于封裝的全過(guò)程。 注：在一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)封裝過(guò)程中，若涉及到芯片的互連，則此封裝過(guò)程包含零注：在一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)封裝過(guò)程中，若涉及到芯片的互連，則此封裝過(guò)程包含零級(jí)封裝；此外，級(jí)封裝；此外，IC芯片內(nèi)部的元器件通過(guò)金屬化進(jìn)行電路的連通不屬于零級(jí)封裝，屬于芯片內(nèi)部的元器件通過(guò)金屬

16、化進(jìn)行電路的連通不屬于零級(jí)封裝，屬于前道工序，而零級(jí)封裝等各級(jí)封裝組裝均屬于后道工序。前道工序，而零級(jí)封裝等各級(jí)封裝組裝均屬于后道工序。 電子封裝可分為零級(jí)封裝（晶片級(jí)的連接，電子封裝可分為零級(jí)封裝（晶片級(jí)的連接，wafer level）、一級(jí)）、一級(jí)封裝（單晶片或多個(gè)晶片組件或元件，封裝（單晶片或多個(gè)晶片組件或元件，chip level）、二級(jí)封裝（印制）、二級(jí)封裝（印制電路板級(jí)的封裝，電路板級(jí)的封裝，board level）和三級(jí)封裝（整機(jī)的組裝，）和三級(jí)封裝（整機(jī)的組裝，system level）。）。 通常把零級(jí)和一級(jí)封裝稱(chēng)為電子封裝（技術(shù)），而把二級(jí)和三級(jí)通常把零級(jí)和一級(jí)封裝稱(chēng)為電子

17、封裝（技術(shù)），而把二級(jí)和三級(jí)封裝稱(chēng)為電子組裝（技術(shù)）。封裝稱(chēng)為電子組裝（技術(shù)）。一級(jí)封裝一級(jí)封裝二級(jí)封裝二級(jí)封裝三級(jí)封裝三級(jí)封裝零級(jí)封裝零級(jí)封裝 注：也可將芯片通過(guò)引線鍵合、注：也可將芯片通過(guò)引線鍵合、TAB或倒裝焊接的方式直接焊接在印或倒裝焊接的方式直接焊接在印刷電路板（板卡）上，跳過(guò)了一級(jí)封裝，直接進(jìn)行二級(jí)封裝。刷電路板（板卡）上，跳過(guò)了一級(jí)封裝，直接進(jìn)行二級(jí)封裝。InOut電子封裝電子封裝(包含零級(jí)和一級(jí)封裝包含零級(jí)和一級(jí)封裝)樹(shù)脂樹(shù)脂(EMC)(EMC)金金線線(WIRE)(WIRE) L/F L/F 外引外引腳腳( (OUTER LEAD)OUTER LEAD)L/F L/F 內(nèi)引腳

18、內(nèi)引腳( (INNER LEAD)INNER LEAD)晶片晶片(CHIP)(CHIP)晶片晶片托盤(pán)托盤(pán)(DIE PAD)(DIE PAD)一級(jí)封裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（一級(jí)封裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（WB鍵合）鍵合）芯片焊區(qū)芯片焊區(qū)電子封裝的作用和重要性電子封裝的作用和重要性 一般來(lái)說(shuō)，電子封裝對(duì)半導(dǎo)體集成電路和器件有四個(gè)功能。即一般來(lái)說(shuō)，電子封裝對(duì)半導(dǎo)體集成電路和器件有四個(gè)功能。即：(1)為半導(dǎo)體芯片提供機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)；為半導(dǎo)體芯片提供機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)；(2)接通半導(dǎo)體芯片的接通半導(dǎo)體芯片的電流通路；電流通路；(3)提供信號(hào)的輸入和輸出通路：提供信號(hào)的輸入和輸出通路：(4)提供熱通路，散逸提供熱通路，散逸半導(dǎo)

19、體芯片產(chǎn)生的熱。半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。 可以說(shuō)，電子封裝直接影響著集成電路和器件的電、熱、光和可以說(shuō)，電子封裝直接影響著集成電路和器件的電、熱、光和機(jī)械性能，還影響其可靠性和成本。同時(shí)，電子封裝對(duì)系統(tǒng)的小型機(jī)械性能，還影響其可靠性和成本。同時(shí)，電子封裝對(duì)系統(tǒng)的小型化常起著關(guān)鍵作用?；Ｆ鹬P(guān)鍵作用。 因此，集成電路和器件要求電子封裝具有優(yōu)良的電性能、熱性能、因此，集成電路和器件要求電子封裝具有優(yōu)良的電性能、熱性能、機(jī)械性能和光學(xué)性能。同時(shí)必須具有高的可靠性和低的成本?？梢哉f(shuō)，機(jī)械性能和光學(xué)性能。同時(shí)必須具有高的可靠性和低的成本。可以說(shuō)，無(wú)論在軍用電子元器件中，或是民用消費(fèi)類(lèi)電路中，電子封裝具有舉

20、無(wú)論在軍用電子元器件中，或是民用消費(fèi)類(lèi)電路中，電子封裝具有舉足輕重的地位。足輕重的地位。 微電子封裝的技術(shù)要求微電子封裝的技術(shù)要求 1、電源分配：電子封裝首先要通過(guò)電源，使芯片與電路能流通電流。、電源分配：電子封裝首先要通過(guò)電源，使芯片與電路能流通電流。還有不同部件所需的電源也不同，因此，將不同部件的電源分配恰當(dāng)，還有不同部件所需的電源也不同，因此，將不同部件的電源分配恰當(dāng)，以減少電源的不必要損耗，這一點(diǎn)尤為重要。以減少電源的不必要損耗，這一點(diǎn)尤為重要。 2、信號(hào)分配：為使電信號(hào)延遲盡可能減小，在布線時(shí)應(yīng)盡可能使信號(hào)、信號(hào)分配：為使電信號(hào)延遲盡可能減小，在布線時(shí)應(yīng)盡可能使信號(hào)線與芯片的互連路徑

21、及通過(guò)封裝的線與芯片的互連路徑及通過(guò)封裝的I/O引出的路徑達(dá)到最短。對(duì)于高頻信引出的路徑達(dá)到最短。對(duì)于高頻信號(hào)，還應(yīng)考慮信號(hào)的串?dāng)_，以進(jìn)行合理的信號(hào)分配布線和接地線分配。號(hào)，還應(yīng)考慮信號(hào)的串?dāng)_，以進(jìn)行合理的信號(hào)分配布線和接地線分配。 3、機(jī)械支撐：微電子封裝為芯片和其他部件提供牢固可靠的、機(jī)械支撐：微電子封裝為芯片和其他部件提供牢固可靠的機(jī)械支撐，并能適應(yīng)各種工作環(huán)境和條件的變化。機(jī)械支撐，并能適應(yīng)各種工作環(huán)境和條件的變化。 4、散熱通道：各種微電子封裝都要考慮器件、部件長(zhǎng)期工作、散熱通道：各種微電子封裝都要考慮器件、部件長(zhǎng)期工作時(shí)如何將聚集的熱量散出的問(wèn)題。不同的封裝結(jié)構(gòu)和材料具有不時(shí)如何將

22、聚集的熱量散出的問(wèn)題。不同的封裝結(jié)構(gòu)和材料具有不同的散熱效果，對(duì)于功耗大的微電子器件封裝，還要考慮附加的同的散熱效果，對(duì)于功耗大的微電子器件封裝，還要考慮附加的散熱方式，以保證系統(tǒng)在使用溫度要求的范圍內(nèi)能正常工作。散熱方式，以保證系統(tǒng)在使用溫度要求的范圍內(nèi)能正常工作。 5、環(huán)境保護(hù)：半導(dǎo)體器件和電路的許多參數(shù)，以及器件的穩(wěn)定、環(huán)境保護(hù)：半導(dǎo)體器件和電路的許多參數(shù)，以及器件的穩(wěn)定性、可靠性都直接與半導(dǎo)體表面的狀態(tài)密切相關(guān)。半導(dǎo)體芯片制造性、可靠性都直接與半導(dǎo)體表面的狀態(tài)密切相關(guān)。半導(dǎo)體芯片制造出來(lái)后，在沒(méi)有將其封裝之前，始終都處于周?chē)h(huán)境的威脅之中。出來(lái)后，在沒(méi)有將其封裝之前，始終都處于周?chē)h(huán)境

23、的威脅之中。在使用中，有的環(huán)境條件極為惡劣，必須將芯片嚴(yán)加密封和包封。在使用中，有的環(huán)境條件極為惡劣，必須將芯片嚴(yán)加密封和包封。所以，微電子封裝對(duì)芯片的環(huán)境保護(hù)作用顯得尤為重要。所以，微電子封裝對(duì)芯片的環(huán)境保護(hù)作用顯得尤為重要。2.2 電子封裝的演變電子封裝的演變 晶體管發(fā)明之后，為了方便晶體管在電路中的使用和焊接，需晶體管發(fā)明之后，為了方便晶體管在電路中的使用和焊接，需要外殼外接引腳和支撐作用的外殼底座；為了保護(hù)芯片不受污染，要外殼外接引腳和支撐作用的外殼底座；為了保護(hù)芯片不受污染，需要用外殼密封。需要用外殼密封。 50年代，封裝以三根引線的年代，封裝以三根引線的TO型（型（Transist

24、or Outline，晶體管，晶體管外殼）金屬外殼）金屬-玻璃封裝外殼為主（此時(shí)的粘貼底板不含電路），后來(lái)玻璃封裝外殼為主（此時(shí)的粘貼底板不含電路），后來(lái)又發(fā)展為各類(lèi)陶瓷、塑料封裝外殼。又發(fā)展為各類(lèi)陶瓷、塑料封裝外殼。內(nèi)含一個(gè)或內(nèi)含一個(gè)或多個(gè)晶體管多個(gè)晶體管 隨著集成度的提高，晶體管越來(lái)越小，電路連線也相應(yīng)縮短。隨著集成度的提高，晶體管越來(lái)越小，電路連線也相應(yīng)縮短。人們將大量的無(wú)源元件（電阻、電容和電感等）和布線集成在二維人們將大量的無(wú)源元件（電阻、電容和電感等）和布線集成在二維電路中，成為薄膜或厚膜集成電路，再在電路上安裝有源器件（晶電路中，成為薄膜或厚膜集成電路，再在電路上安裝有源器件（晶

25、體管等），從而形成了混合集成電路（體管等），從而形成了混合集成電路（HIC）。此時(shí)的晶體管是單）。此時(shí)的晶體管是單個(gè)裝在個(gè)裝在HIC電路中的。之后，科學(xué)家將元器件和布線以及晶體管全電路中的。之后，科學(xué)家將元器件和布線以及晶體管全部集成在一塊部集成在一塊Si片上，這就是集成電路（片上，這就是集成電路（IC）。）。 早期集成電路的封裝仍然采取早期集成電路的封裝仍然采取TO型封裝，但隨著集成度的提高，型封裝，但隨著集成度的提高，IC芯片由集成芯片由集成2126個(gè)元器件的小規(guī)模迅速發(fā)展為集成個(gè)元器件的小規(guī)模迅速發(fā)展為集成26211個(gè)元個(gè)元器件的中等規(guī)模，相應(yīng)的器件的中等規(guī)模，相應(yīng)的I/O引腳也由數(shù)個(gè)增

26、加至數(shù)十個(gè)，因此要求引腳也由數(shù)個(gè)增加至數(shù)十個(gè)，因此要求封裝引腳也越來(lái)越多，封裝引腳也越來(lái)越多，TO型封裝外殼已難以適應(yīng)（型封裝外殼已難以適應(yīng)（TO型外殼只有型外殼只有35個(gè)引腳）。個(gè)引腳）。60年代，相繼開(kāi)發(fā)出了年代，相繼開(kāi)發(fā)出了SIP（單列直插式引腳封裝）（單列直插式引腳封裝）和和DIP（雙列直插式引腳封裝，（雙列直插式引腳封裝，464個(gè)個(gè)I/O引腳）封裝技術(shù)，此時(shí)引腳）封裝技術(shù)，此時(shí)的芯片是粘貼在一塊內(nèi)含電路的陶瓷互連基板上。的芯片是粘貼在一塊內(nèi)含電路的陶瓷互連基板上。SIPDIP注：將一級(jí)封裝體的引腳插在注：將一級(jí)封裝體的引腳插在PWB的金屬化通孔的金屬化通孔里，然后進(jìn)行焊接組裝，此為通

27、孔插裝技術(shù)。里，然后進(jìn)行焊接組裝，此為通孔插裝技術(shù)。 70年代是年代是IC飛速發(fā)展的時(shí)期，一塊硅片已可集成飛速發(fā)展的時(shí)期，一塊硅片已可集成211216個(gè)元器個(gè)元器件，成為大規(guī)模件，成為大規(guī)模IC（LSI）。除此之外，集成的對(duì)象也發(fā)生了根本）。除此之外，集成的對(duì)象也發(fā)生了根本的變化，集成電路可以是一個(gè)具有復(fù)雜功能的部件（如電子計(jì)算的變化，集成電路可以是一個(gè)具有復(fù)雜功能的部件（如電子計(jì)算器），也可以是一臺(tái)電子整機(jī)（如單片電子計(jì)算機(jī)），同時(shí)芯片尺器），也可以是一臺(tái)電子整機(jī)（如單片電子計(jì)算機(jī)），同時(shí)芯片尺寸也在增大。寸也在增大。 80年代初期，電子封裝技術(shù)向兩個(gè)方面發(fā)展：年代初期，電子封裝技術(shù)向兩個(gè)方

28、面發(fā)展：1.通孔插裝技術(shù)向高通孔插裝技術(shù)向高I/O方向發(fā)展，出現(xiàn)了針柵陣列封裝工藝（方向發(fā)展，出現(xiàn)了針柵陣列封裝工藝（PGA），），其引腳由雙列排列發(fā)展為面陣型，因此引腳數(shù)大大提高。（引腳數(shù)其引腳由雙列排列發(fā)展為面陣型，因此引腳數(shù)大大提高。（引腳數(shù)大大提高，可達(dá)數(shù)百上千個(gè)，但仍屬于直插式組裝）大大提高，可達(dá)數(shù)百上千個(gè)，但仍屬于直插式組裝）2.開(kāi)發(fā)出了表面安裝技術(shù)：隨著芯片尺寸以及開(kāi)發(fā)出了表面安裝技術(shù)：隨著芯片尺寸以及I/O數(shù)的增加，用于粘貼數(shù)的增加，用于粘貼芯片的互連基板尺寸也在增加。芯片的互連基板尺寸也在增加。 由于陶瓷很難做成大尺寸的平整基由于陶瓷很難做成大尺寸的平整基板，逐漸選用有機(jī)基板

29、替代陶瓷基板。由于有機(jī)基板材質(zhì)的制約，板，逐漸選用有機(jī)基板替代陶瓷基板。由于有機(jī)基板材質(zhì)的制約，傳統(tǒng)的直插式插裝不適于基板的組裝，出現(xiàn)了電子封裝組裝技術(shù)的傳統(tǒng)的直插式插裝不適于基板的組裝，出現(xiàn)了電子封裝組裝技術(shù)的一場(chǎng)革命一場(chǎng)革命表面安裝技術(shù)（表面安裝技術(shù)（SMT）。）。 SMT技術(shù)產(chǎn)生之后，與此相適應(yīng)的各類(lèi)表面安裝元器件（技術(shù)產(chǎn)生之后，與此相適應(yīng)的各類(lèi)表面安裝元器件（SMC或或SMD）電子封裝也逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)，如無(wú)引腳陶瓷片式載體（）電子封裝也逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)，如無(wú)引腳陶瓷片式載體（LCCC），），塑料有引腳片式載體（塑料有引腳片式載體（PLCC）和四邊引腳扁平封裝（）和四邊引腳扁平封裝（QFP）等

30、。）等。注：早期的注：早期的SMD的引腳數(shù)較少，如的引腳數(shù)較少，如QFP的最大引腳數(shù)約為的最大引腳數(shù)約為200500個(gè)，個(gè)，LCCC和和PLCC則更少，直到則更少，直到BGA技術(shù)出現(xiàn)之后，封裝的引腳數(shù)才滿足技術(shù)出現(xiàn)之后，封裝的引腳數(shù)才滿足VLSI的要求。的要求。PLCC引腳彎到底部引腳彎到底部QFPLCCC城堡式城堡式Au凹槽凹槽 超大規(guī)模集成電路（超大規(guī)模集成電路（VLSI，216-221個(gè)元器件，上千個(gè)引腳數(shù)）個(gè)元器件，上千個(gè)引腳數(shù)）的出現(xiàn)，使得的出現(xiàn)，使得QFP封裝無(wú)法滿足要求，電子封裝引腳由周邊形發(fā)展封裝無(wú)法滿足要求，電子封裝引腳由周邊形發(fā)展成為面陣型。傳統(tǒng)的成為面陣型。傳統(tǒng)的PGA封

31、裝可以滿足低引腳數(shù)的封裝可以滿足低引腳數(shù)的LSI，而用，而用PGA封裝封裝VLSI時(shí)便有了體積大、工藝復(fù)雜、無(wú)法使用時(shí)便有了體積大、工藝復(fù)雜、無(wú)法使用SMT表面封裝等表面封裝等缺點(diǎn)。因此，缺點(diǎn)。因此，90年代初，開(kāi)發(fā)出了集年代初，開(kāi)發(fā)出了集QFP和和PGA優(yōu)點(diǎn)的焊球陣列封優(yōu)點(diǎn)的焊球陣列封裝（裝（BGA）。）。BGA BGA技術(shù)雖然能滿足高引腳數(shù)的要求，但是其封裝尺寸仍然太技術(shù)雖然能滿足高引腳數(shù)的要求，但是其封裝尺寸仍然太大。（大。（DIP技術(shù)的封裝面積技術(shù)的封裝面積:芯片面積為芯片面積為85:1；QFP封裝面積封裝面積:芯片面芯片面積約為積約為7.8:1），為此，又開(kāi)發(fā)出了芯片尺寸封裝（），為

32、此，又開(kāi)發(fā)出了芯片尺寸封裝（CSP）技術(shù)，其）技術(shù)，其封裝面積和芯片面積之比小于封裝面積和芯片面積之比小于1.2:1，解決了長(zhǎng)期存在的芯片小封裝，解決了長(zhǎng)期存在的芯片小封裝大的根本矛盾。大的根本矛盾。CSP 為了充分發(fā)揮芯片自身的功能和性能，不需要將單個(gè)為了充分發(fā)揮芯片自身的功能和性能，不需要將單個(gè)IC芯片都芯片都封裝好了再組裝，而是將多個(gè)未加封裝的通用封裝好了再組裝，而是將多個(gè)未加封裝的通用IC芯片和專(zhuān)用芯片和專(zhuān)用IC芯片芯片先安裝在多層布線基板上，再將所有芯片互連后整體封裝起來(lái)，這先安裝在多層布線基板上，再將所有芯片互連后整體封裝起來(lái)，這就是所謂的多芯片組件（就是所謂的多芯片組件（MCM）

33、。）。單芯片組件和多芯片組件均屬于一級(jí)封裝體，單芯片組件和多芯片組件均屬于一級(jí)封裝體，區(qū)別是對(duì)單個(gè)芯片還是多個(gè)互連芯片的封裝。區(qū)別是對(duì)單個(gè)芯片還是多個(gè)互連芯片的封裝。 上述封裝都是二維電子封裝，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展成為三維封裝技上述封裝都是二維電子封裝，在其基礎(chǔ)上又發(fā)展成為三維封裝技術(shù)，使得電子產(chǎn)品的密度更高、功能更強(qiáng)，可靠性更高，成本更低。術(shù)，使得電子產(chǎn)品的密度更高、功能更強(qiáng)，可靠性更高，成本更低。 未來(lái)的微電子封裝將向系統(tǒng)級(jí)封裝（未來(lái)的微電子封裝將向系統(tǒng)級(jí)封裝（SOP或或SIP“System In a Package”）發(fā)展，即將各類(lèi)元器件、布線、介質(zhì)以及各種通用發(fā)展，即將各類(lèi)元器件、布線、介

34、質(zhì)以及各種通用IC芯片和專(zhuān)用芯片和專(zhuān)用IC芯芯片甚至射頻和光電器件都集成于一個(gè)電子封裝系統(tǒng)內(nèi)。片甚至射頻和光電器件都集成于一個(gè)電子封裝系統(tǒng)內(nèi)。焊球陣列（焊球陣列（BGA） 塑封塑封BGA（PBGA）倒裝芯片倒裝芯片BGA（FCBGA）載帶載帶BGA（TBGA）帶散熱器帶散熱器BGA（EBGA）陶瓷陶瓷BGA（CBGA） 芯片尺寸封裝（芯片尺寸封裝（CSP）單列直插式封裝（單列直插式封裝（SIP）雙列雙列直插直插封裝（封裝（DIP） 針柵陣列封裝（針柵陣列封裝（PGA）表面安裝技術(shù)（表面安裝技術(shù)（SMT） 表面安裝式封裝（表面安裝式封裝（SMP）陶瓷無(wú)引腳片式載體（陶瓷無(wú)引腳片式載體（LCCC）

35、 塑料有引腳片式載體（塑料有引腳片式載體（PLCC） 小外形封裝（小外形封裝（SOP）四邊引腳扁平封裝（四邊引腳扁平封裝（QFP） 窄節(jié)距小外形封裝（窄節(jié)距小外形封裝（SSOP） 薄型小外形封裝（薄型小外形封裝（TSOP） 超小外形封裝（超小外形封裝（USOP） 薄型薄型PQFP（TPQFP）70年代末年代末80年代初年代初80年代中期年代中期80年代末期年代末期90年代初年代初晶體管封裝晶體管封裝 TO微電子封裝技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)微電子封裝技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn) 1. 向高密度和高向高密度和高I/O引腳數(shù)發(fā)展，引腳由四邊引出向面陣列發(fā)展引腳數(shù)發(fā)展，引腳由四邊引出向面陣列發(fā)展 DIP適合適合100個(gè)以下引

36、腳的封裝要求；個(gè)以下引腳的封裝要求；QFP適合適合300個(gè)以下的引腳；個(gè)以下的引腳；陶瓷陶瓷BGA（CBGA）為）為625個(gè)引腳，塑封個(gè)引腳，塑封BGA（PBGA）為）為2600個(gè)引腳個(gè)引腳以上。以上。 2. 微電子封裝向表面安裝式封裝（微電子封裝向表面安裝式封裝（SMP）發(fā)展，以適合表面安裝技）發(fā)展，以適合表面安裝技術(shù)（術(shù)（SMT） 3. 從陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展從陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展 4. 從注重發(fā)展從注重發(fā)展IC芯片向先發(fā)展后道封裝再發(fā)展芯片轉(zhuǎn)移芯片向先發(fā)展后道封裝再發(fā)展芯片轉(zhuǎn)移 后道工序的封裝對(duì)芯片有很大的制約。芯片制造投資大、發(fā)展慢，后道工序的封裝對(duì)芯片有很大的制約。芯片制造投資大

37、、發(fā)展慢，而后道封裝投資小、見(jiàn)效快。而后道封裝投資小、見(jiàn)效快。電子封裝技術(shù)可分為四個(gè)級(jí)別，電子封裝技術(shù)可分為四個(gè)級(jí)別，從零級(jí)封裝到一級(jí)、二級(jí)、三從零級(jí)封裝到一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)封裝。級(jí)封裝。2.3 電子封裝的級(jí)別電子封裝的級(jí)別零級(jí)封裝是通過(guò)互連技術(shù)將零級(jí)封裝是通過(guò)互連技術(shù)將IC芯片焊區(qū)芯片焊區(qū)與各級(jí)封裝建立電路連通（利用引腳或與各級(jí)封裝建立電路連通（利用引腳或布線焊區(qū)），貫穿于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)布線焊區(qū)），貫穿于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)封裝的整個(gè)過(guò)程。封裝的整個(gè)過(guò)程。一級(jí)封裝是將一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片一級(jí)封裝是將一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片用金屬、陶瓷、塑料或它們的組合封裝用金屬、陶瓷、塑料或它們的組合封裝起來(lái)。

38、起來(lái)。將二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插卡再共同插將二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插卡再共同插裝在一個(gè)更大的母板的組裝。裝在一個(gè)更大的母板的組裝。將一級(jí)封裝和其他元器件一同組裝到印將一級(jí)封裝和其他元器件一同組裝到印刷電路板上。刷電路板上。2.3.1 零級(jí)封裝技術(shù)（芯片互連級(jí)）零級(jí)封裝技術(shù)（芯片互連級(jí)） 在在IC芯片與各級(jí)封裝之間，必須通過(guò)互連技術(shù)將芯片與各級(jí)封裝之間，必須通過(guò)互連技術(shù)將IC芯片焊區(qū)與各芯片焊區(qū)與各級(jí)封裝的引腳或焊區(qū)連接起來(lái)才可以形成功能，這種芯片互連稱(chēng)為芯級(jí)封裝的引腳或焊區(qū)連接起來(lái)才可以形成功能，這種芯片互連稱(chēng)為芯片的零級(jí)封裝，包含芯片焊區(qū)和各級(jí)封裝的粘接以及電路的互連。芯片的零級(jí)封裝，包含芯片焊

39、區(qū)和各級(jí)封裝的粘接以及電路的互連。芯片互連級(jí)（零級(jí)封裝）在整個(gè)電子封裝中占有舉足輕重的地位，并貫片互連級(jí)（零級(jí)封裝）在整個(gè)電子封裝中占有舉足輕重的地位，并貫穿于封裝的全過(guò)程。穿于封裝的全過(guò)程。 芯片互連技術(shù)主要有引線鍵合（芯片互連技術(shù)主要有引線鍵合（wire bonding，WB）、載帶）、載帶自動(dòng)焊（自動(dòng)焊（tape automated bonding，TAB）、倒裝焊（）、倒裝焊（flip chip bonding，F(xiàn)CB）三種。）三種。 還有一種芯片互連技術(shù)還有一種芯片互連技術(shù)埋置芯片互連技術(shù)埋置芯片互連技術(shù)(后布線技術(shù)后布線技術(shù))，從略，從略 WB技術(shù)屬于引線連接，技術(shù)屬于引線連接，T

40、AB、FCB屬于無(wú)引線連接。屬于無(wú)引線連接。1 WB互連技術(shù)互連技術(shù) 這是一種傳統(tǒng)的、最常用的、也是最成熟的芯片互連技術(shù)。這是一種傳統(tǒng)的、最常用的、也是最成熟的芯片互連技術(shù)。目前各類(lèi)芯片仍以這種互連方法為主。它可分熱壓焊、超聲焊、目前各類(lèi)芯片仍以這種互連方法為主。它可分熱壓焊、超聲焊、熱壓超聲焊熱壓超聲焊（金絲球焊）（金絲球焊）三種方式。三種方式。 通常所用的焊絲材料是經(jīng)過(guò)退火的細(xì)通常所用的焊絲材料是經(jīng)過(guò)退火的細(xì)Au絲和摻少量絲和摻少量Si的的Al絲。絲。Au絲絲適于在芯片的鋁焊區(qū)和封裝的適于在芯片的鋁焊區(qū)和封裝的Au引腳或基板引腳或基板（或印刷電路板）（或印刷電路板）的的Au布線焊布線焊區(qū)上

41、熱壓焊或熱壓超聲焊，而區(qū)上熱壓焊或熱壓超聲焊，而Al絲適于在芯片的鋁焊區(qū)和封裝絲適于在芯片的鋁焊區(qū)和封裝Al、Au引引腳或基板腳或基板（或印刷電路板）（或印刷電路板）的的Al、Au布線焊區(qū)上超聲焊。布線焊區(qū)上超聲焊。 WB焊接靈活方便，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，通常能滿足焊接靈活方便，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，通常能滿足70m以上芯片焊區(qū)尺寸以上芯片焊區(qū)尺寸和節(jié)距的焊接需要。和節(jié)距的焊接需要。 2TAB互連技術(shù)互連技術(shù) TAB是是1971年由年由GE公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的薄型芯片互連技術(shù)，公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的薄型芯片互連技術(shù)，1987年以后興旺起來(lái)。它是連接芯片焊區(qū)和封裝基板（或年以后興旺起來(lái)。它是連接芯片焊區(qū)和封裝基板（或PCB）焊

42、區(qū)的焊區(qū)的“橋梁橋梁”（一般不用來(lái)與引腳連接）（一般不用來(lái)與引腳連接），它包括芯片焊區(qū)凸，它包括芯片焊區(qū)凸點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（稱(chēng)為內(nèi)引點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（稱(chēng)為內(nèi)引線焊接）、載帶線焊接）、載帶芯片互連后的基板（或芯片互連后的基板（或PCB）粘接和最后的）粘接和最后的載帶引線與基板（或載帶引線與基板（或PCB）焊區(qū)的外引線焊接幾個(gè)部分。）焊區(qū)的外引線焊接幾個(gè)部分。 由于封裝尺寸小，由于封裝尺寸小，TAB在一部分高在一部分高I/O引腳數(shù)的引腳數(shù)的LSI、VLSI及超薄型電子產(chǎn)品中代替了及超薄型電子產(chǎn)品中代替了WB。 TAB技術(shù)可以出現(xiàn)在一級(jí)和二級(jí)封

43、裝過(guò)程中，與基板焊區(qū)的技術(shù)可以出現(xiàn)在一級(jí)和二級(jí)封裝過(guò)程中，與基板焊區(qū)的鍵合封裝為一級(jí)封裝，與鍵合封裝為一級(jí)封裝，與PCB焊區(qū)的鍵合封裝為二級(jí)封裝。焊區(qū)的鍵合封裝為二級(jí)封裝。3FCB鍵合互連技術(shù)鍵合互連技術(shù) FCB是芯片是芯片，將芯片焊區(qū)與基板（或，將芯片焊區(qū)與基板（或PCB）焊區(qū)直接互連的）焊區(qū)直接互連的技術(shù)技術(shù)（一般不需引腳連接）（一般不需引腳連接）。 先將芯片的焊區(qū)形成一定高度的金屬凸點(diǎn)，然后倒裝焊到基板或先將芯片的焊區(qū)形成一定高度的金屬凸點(diǎn)，然后倒裝焊到基板或PCB相對(duì)應(yīng)的焊區(qū)上相對(duì)應(yīng)的焊區(qū)上（也可在基板或（也可在基板或PCB焊區(qū)位置上形成凸點(diǎn)）焊區(qū)位置上形成凸點(diǎn)）。因?yàn)?。因?yàn)榛ミB焊接的

44、互連焊接的“引腳引腳”長(zhǎng)度即是凸點(diǎn)的高度，所以互連線最短，芯片的安長(zhǎng)度即是凸點(diǎn)的高度，所以互連線最短，芯片的安裝面積小，且不論芯片凸點(diǎn)多少，都可一次倒裝焊接完成，工藝簡(jiǎn)單，裝面積小，且不論芯片凸點(diǎn)多少，都可一次倒裝焊接完成，工藝簡(jiǎn)單，效率高，特別適于高效率高，特別適于高I/O引腳數(shù)的引腳數(shù)的LSI和和VLSI芯片的互連，適合需要多芯片的互連，適合需要多芯片安裝的高速電路應(yīng)用。芯片安裝的高速電路應(yīng)用。 （前兩種互連技術(shù)一般是將芯片面朝上與基板等相連）（前兩種互連技術(shù)一般是將芯片面朝上與基板等相連） 2.3.2 一級(jí)封裝技術(shù)一級(jí)封裝技術(shù) 一級(jí)封裝是將一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片用合適的金屬、陶瓷、塑一級(jí)

45、封裝是將一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片用合適的金屬、陶瓷、塑料以及它們的組合封裝起來(lái)，同時(shí)，在芯片的焊區(qū)與封裝的引腳或料以及它們的組合封裝起來(lái)，同時(shí)，在芯片的焊區(qū)與封裝的引腳或基板布線焊區(qū)間建立電路連通?；宀季€焊區(qū)間建立電路連通。 一級(jí)封裝包括單芯片（一級(jí)封裝包括單芯片（single chip modules，SCM）組件和多芯）組件和多芯片（片（multi chip modules，MCM）組件。）組件。 鍵合鍵合裝片裝片劃片劃片貼片貼片卸膜卸膜清洗清洗貼膜貼膜磨片磨片鍵合鍵合檢查檢查塑封塑封后烘后烘電鍍電鍍打標(biāo)打標(biāo)切筋切筋打彎打彎包裝包裝品質(zhì)品質(zhì)檢驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品出貨產(chǎn)品出貨切筋切筋檢驗(yàn)檢驗(yàn)一級(jí)封裝工

46、藝框圖一級(jí)封裝工藝框圖具體封裝工藝流程見(jiàn)下頁(yè)：具體封裝工藝流程見(jiàn)下頁(yè)：已經(jīng)集成了晶體管、電路等已經(jīng)集成了晶體管、電路等的硅圓片的硅圓片 一級(jí)封裝工藝一級(jí)封裝工藝用高倍顯微鏡檢查具有圖形矩陣用高倍顯微鏡檢查具有圖形矩陣的硅片的硅片/ /芯片在制造和搬運(yùn)過(guò)程芯片在制造和搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷。中產(chǎn)生的缺陷。來(lái)料檢查來(lái)料檢查 lncoming lnspectionlncoming lnspection對(duì)硅片背面研磨時(shí)，需要將硅片正面粘接固定，因此，對(duì)硅片背面研磨時(shí)，需要將硅片正面粘接固定，因此，磨片之前，在硅片正面的表面上貼一層保護(hù)膜以防止在磨片之前，在硅片正面的表面上貼一層保護(hù)膜以防止在磨片過(guò)程中硅

47、片表面電路受損，在劃片之前，會(huì)去除此磨片過(guò)程中硅片表面電路受損，在劃片之前，會(huì)去除此保護(hù)膜。保護(hù)膜。貼膜貼膜 AttachingAttaching和卸膜和卸膜對(duì)硅片對(duì)硅片背面背面進(jìn)行減薄，使進(jìn)行減薄，使其變得更輕更薄，以滿足其變得更輕更薄，以滿足封裝工藝要求。封裝工藝要求。磨片磨片 BackgrindingBackgrinding在將硅片切割成單個(gè)芯片之前，使用保護(hù)膜和金屬在將硅片切割成單個(gè)芯片之前，使用保護(hù)膜和金屬框架將其固定。框架將其固定。貼片貼片 Wafer MountingWafer Mounting將硅片切成單個(gè)的芯片，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，只有切割后將硅片切成單個(gè)的芯片，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，

48、只有切割后經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格的芯片可進(jìn)入下道工序。經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格的芯片可進(jìn)入下道工序。劃片劃片 DicingDicing （1 1）鉆石劃片法：鉆石劃法是第一代劃片技術(shù)。此方法要求晶）鉆石劃片法：鉆石劃法是第一代劃片技術(shù)。此方法要求晶片在精密工作臺(tái)上精確地定位，然后用尖端鑲有鉆石的劃片器從片在精密工作臺(tái)上精確地定位，然后用尖端鑲有鉆石的劃片器從劃線的中心劃過(guò)。劃片器在晶片表面劃出了一條淺痕。晶片通過(guò)劃線的中心劃過(guò)。劃片器在晶片表面劃出了一條淺痕。晶片通過(guò)加壓的圓柱滾軸后芯片得以分離。當(dāng)晶片超過(guò)一定厚度時(shí)，劃片加壓的圓柱滾軸后芯片得以分離。當(dāng)晶片超過(guò)一定厚度時(shí)，劃片法的可靠性就會(huì)降低。法的可靠性就會(huì)降低

49、。 劃片有兩種方法：鉆石劃片分離和鋸片分離劃片有兩種方法：鉆石劃片分離和鋸片分離 （2） 鋸片法：厚晶片的出現(xiàn)使得鋸片法的發(fā)展成為劃片工藝鋸片法：厚晶片的出現(xiàn)使得鋸片法的發(fā)展成為劃片工藝的首選方法。此工藝使用了兩種技術(shù)，并且每種技術(shù)開(kāi)始都用的首選方法。此工藝使用了兩種技術(shù)，并且每種技術(shù)開(kāi)始都用鉆石鋸片從芯片劃線上經(jīng)過(guò)。對(duì)于薄的晶片，鋸片降低到晶片鉆石鋸片從芯片劃線上經(jīng)過(guò)。對(duì)于薄的晶片，鋸片降低到晶片的表面劃出一條深入的表面劃出一條深入1/31/3晶片厚度的淺槽。芯片分離的方法仍晶片厚度的淺槽。芯片分離的方法仍沿用劃片法中所述的圓柱滾軸加壓法。第二種劃片的方法是用沿用劃片法中所述的圓柱滾軸加壓法

50、。第二種劃片的方法是用鋸片將晶片完全鋸開(kāi)成單個(gè)芯片。鋸片將晶片完全鋸開(kāi)成單個(gè)芯片。將切割好的芯片從劃片貼膜上取下，將其放到將切割好的芯片從劃片貼膜上取下，將其放到、封裝底板或基板上，并用導(dǎo)電膠等固定。封裝底板或基板上，并用導(dǎo)電膠等固定。裝片裝片 Die AttachingDie Attaching 引線框架是用合金材料制作引線框架是用合金材料制作的框架，將芯片粘貼在框架中的框架，將芯片粘貼在框架中心，經(jīng)鍵合和密封后將框架下心，經(jīng)鍵合和密封后將框架下部切斷形成引腳。若不用引線部切斷形成引腳。若不用引線框架，則需將芯片粘貼在底板框架，則需將芯片粘貼在底板或基板上，并在底板或基板焊或基板上，并在底板

51、或基板焊區(qū)釬焊引腳。區(qū)釬焊引腳。用金線將芯片上的焊區(qū)（或引線孔）與封裝內(nèi)引腳或布線焊區(qū)連用金線將芯片上的焊區(qū)（或引線孔）與封裝內(nèi)引腳或布線焊區(qū)連接，完成內(nèi)引線的鍵合，使芯片與封裝體電路相連。接，完成內(nèi)引線的鍵合，使芯片與封裝體電路相連。鍵合鍵合 Wire BondingWire Bonding注：裝片和引線鍵合屬于零級(jí)封裝。注：裝片和引線鍵合屬于零級(jí)封裝。 塑封元件的線路，以保護(hù)元件免受外力損壞，同時(shí)加強(qiáng)元件塑封元件的線路，以保護(hù)元件免受外力損壞，同時(shí)加強(qiáng)元件的物理特性，便于使用，塑封后的芯片要對(duì)塑封材料進(jìn)行固化，的物理特性，便于使用，塑封后的芯片要對(duì)塑封材料進(jìn)行固化，使其有足夠的硬度和強(qiáng)度經(jīng)

52、過(guò)整個(gè)封裝過(guò)程。同時(shí)，使用鉛或錫使其有足夠的硬度和強(qiáng)度經(jīng)過(guò)整個(gè)封裝過(guò)程。同時(shí)，使用鉛或錫等電鍍材料進(jìn)行電鍍，防止引線框架生銹或者受到其他污染。等電鍍材料進(jìn)行電鍍，防止引線框架生銹或者受到其他污染。塑封塑封 MoldingMolding根據(jù)客方的需要，使用不同的材料在封裝的表面進(jìn)行打印根據(jù)客方的需要，使用不同的材料在封裝的表面進(jìn)行打印標(biāo)記，用于識(shí)別。標(biāo)記，用于識(shí)別。打標(biāo)打標(biāo) MarkingMarking去除管腳根部多余的塑膜和管腳連接邊，并將引腳彎曲，封去除管腳根部多余的塑膜和管腳連接邊，并將引腳彎曲，封裝體外面的引腳稱(chēng)為外引腳。裝體外面的引腳稱(chēng)為外引腳。切筋打彎切筋打彎 Trimming &a

53、mp; FormingTrimming & Forming封裝好的芯片最后要經(jīng)過(guò)品質(zhì)封裝好的芯片最后要經(jīng)過(guò)品質(zhì)檢驗(yàn)合格才能出貨。檢驗(yàn)合格才能出貨。品質(zhì)檢驗(yàn)品質(zhì)檢驗(yàn) Quality AssuranceQuality Assurance產(chǎn)品出貨產(chǎn)品出貨 Shipping Shipping 樹(shù)脂樹(shù)脂(EMC)(EMC)金金線線(WIRE)(WIRE) L/F L/F 外引外引腳腳( (OUTER LEAD)OUTER LEAD)L/F L/F 內(nèi)引腳內(nèi)引腳( (INNER LEAD)INNER LEAD)晶片晶片(CHIP)(CHIP)晶片晶片托盤(pán)托盤(pán)(DIE PAD)(DIE PAD)一級(jí)

54、封裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（一級(jí)封裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（WB鍵合）鍵合）芯片焊區(qū)芯片焊區(qū) 2.3.3 二級(jí)封裝技術(shù)二級(jí)封裝技術(shù) 二級(jí)封裝實(shí)際上是一種組裝二級(jí)封裝實(shí)際上是一種組裝（未體現(xiàn)（未體現(xiàn)“封封”裝的概念）裝的概念），將一級(jí)封裝，將一級(jí)封裝件、各種類(lèi)型的元器件及板上芯片一同安裝到印刷電路板上。二級(jí)封件、各種類(lèi)型的元器件及板上芯片一同安裝到印刷電路板上。二級(jí)封裝中，一般不單獨(dú)加以封裝裝中，一般不單獨(dú)加以封裝（即二級(jí)封裝件不進(jìn)行（即二級(jí)封裝件不進(jìn)行“塑封塑封”等處理，如顯等處理，如顯卡等）卡等）；只有當(dāng)二級(jí)封裝件已是完整的功能部件或整機(jī)；只有當(dāng)二級(jí)封裝件已是完整的功能部件或整機(jī)（如計(jì)算器、手（如計(jì)算器、手機(jī)）機(jī)），為

55、便于使用并保護(hù)封裝件，最終也要將其安裝在統(tǒng)一的殼體中。，為便于使用并保護(hù)封裝件，最終也要將其安裝在統(tǒng)一的殼體中。 二級(jí)封裝技術(shù)又分通孔安裝技術(shù)（二級(jí)封裝技術(shù)又分通孔安裝技術(shù)（THT）、表面安裝技術(shù)）、表面安裝技術(shù)（SMT）、芯片直接安裝技術(shù)（）、芯片直接安裝技術(shù)（DCA）三種）三種 （三種封裝經(jīng)常組合進(jìn)行）（三種封裝經(jīng)常組合進(jìn)行）。這一封裝后使其成為電子系統(tǒng)這一封裝后使其成為電子系統(tǒng)（或整機(jī)）（或整機(jī)）的插卡、插板、或母板。的插卡、插板、或母板。一級(jí)封裝，其中包含零級(jí)封裝二級(jí)封裝基板基板 2.3.4 三級(jí)封裝技術(shù)三級(jí)封裝技術(shù) 這個(gè)級(jí)別的封裝是密度更高、功能更全、更加龐大復(fù)雜這個(gè)級(jí)別的封裝是密度

56、更高、功能更全、更加龐大復(fù)雜的組裝技術(shù)。三級(jí)封裝實(shí)際上是由二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插的組裝技術(shù)。三級(jí)封裝實(shí)際上是由二級(jí)封裝的各個(gè)插板或插卡再共同插裝在一個(gè)更大的母板的組裝，這就是一種立體組卡再共同插裝在一個(gè)更大的母板的組裝，這就是一種立體組裝技術(shù)。裝技術(shù)。 除了這四種分級(jí)外，還有先進(jìn)的三維（除了這四種分級(jí)外，還有先進(jìn)的三維（3D）封裝技術(shù)、）封裝技術(shù)、系統(tǒng)封裝技術(shù)、微電子機(jī)械系統(tǒng)封裝技術(shù)、圓片封裝技術(shù)等。系統(tǒng)封裝技術(shù)、微電子機(jī)械系統(tǒng)封裝技術(shù)、圓片封裝技術(shù)等。 在電腦中，存在著各種各樣不同處理芯片，那么，它們又是是采在電腦中，存在著各種各樣不同處理芯片，那么，它們又是是采用何種封裝形式呢？用何種封裝

57、形式呢？ 芯片的封裝技術(shù)歷經(jīng)幾代變遷，芯片面積與封裝面積之比越來(lái)越芯片的封裝技術(shù)歷經(jīng)幾代變遷，芯片面積與封裝面積之比越來(lái)越接近，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，適用頻率更高，耐溫接近，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，適用頻率更高，耐溫性能更好，可靠性提高，使用更加方便。性能更好，可靠性提高，使用更加方便。按材料分類(lèi)：按材料分類(lèi)：2.4 電子封裝的分類(lèi)電子封裝的分類(lèi) 微電子封裝按封裝材料分金屬封裝、陶瓷封裝、金屬陶瓷封裝、微電子封裝按封裝材料分金屬封裝、陶瓷封裝、金屬陶瓷封裝、塑料封裝塑料封裝4 4類(lèi)。每種材料的封裝又以封裝器件分若干種，再按封裝結(jié)構(gòu)類(lèi)。每種材料的封裝又以封裝器件分若干種，再按封裝結(jié)構(gòu)分很多種。分很多種。下面是我國(guó)的