集成電路芯片封裝技術(shù)

集成電路芯片封裝技術(shù)題型填空20題40分簡答7題35分論述2題25分第一章集成電路芯片封裝技術(shù)1.集成電路的工藝流程：設(shè)計-單晶材料-芯片制造-封裝-檢測2..集成電路芯片狹義封裝是指利用（膜技術(shù)）及（微細加工技術(shù)），將芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出接線端子并通過可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的工藝。3.芯片封裝所實現(xiàn)的功能：①傳遞電能，②傳遞電路信號，③提供散熱途徑，④結(jié)構(gòu)保護與支持。4．在選擇具體的封裝形式時主要考慮四種主要設(shè)計參數(shù)：性能，尺寸，重量，可靠性和成本目標。5.集成電路封裝的層次分為四級分別為模塊元件（Module）、電路卡工藝（Card）、主電路板（Board）、完整電子產(chǎn)品。封裝工程的技術(shù)的技術(shù)層次？第一層次，又稱為芯片層次的封裝，是指把集成電路芯片與封裝基板或引腳架之間的粘貼固定、電路連線與封裝保護的工藝，使之成為易于取放輸送，并可與下一層次的組裝進行連接的模塊元件。第二層次，將數(shù)個第一層次完成的封裝與其他電子元器件組成一個電子卡的工藝。第三層次，將數(shù)個第二層次完成的封裝組成的電路卡組合成在一個主電路版上使之成為一個部件或子系統(tǒng)的工藝。第四層次，將數(shù)個子系統(tǒng)組裝成為一個完整電子產(chǎn)品的工藝過程。6.封裝的分類，按照封裝中組合集成電路芯片的數(shù)目，芯片封裝可分為：單芯片封裝與多芯片封裝兩大類，按照密封的材料區(qū)分，可分為高分子材料和陶瓷為主的種類，按照器件與電路板互連方式，封裝可區(qū)分為引腳插入型和表面貼裝型兩大類。依據(jù)引腳分布形態(tài)區(qū)分，封裝元器件有單邊引腳，雙邊引腳，四邊引腳，底部引腳四種。7.芯片封裝所使用的材料有金屬陶瓷玻璃高分子材料8.集成電路的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面？1芯片尺寸變得越來越大2工作頻率越來越高3發(fā)熱量日趨增大4引腳越來越多對封裝的要求，1小型化2適應(yīng)高發(fā)熱3集成度提高，同時適應(yīng)大芯片要求4高密度化5適應(yīng)多引腳6適應(yīng)高溫環(huán)境7適應(yīng)高可靠性（在書12-13頁，論述題要適當(dāng)擴充）第二章封裝工藝流程1.封裝工藝流程一般可以分為兩個部分，成型技術(shù)之前的工藝步驟稱為前段操作，在成型之后的工藝步驟稱為后段操作，前后段操作的區(qū)分標準在于對環(huán)境潔凈度的要求不同2.芯片封裝技術(shù)的基本工藝流程硅片減薄硅片切割芯片貼裝，芯片互聯(lián)成型技術(shù)去飛邊毛刺切筋成型上焊錫打碼等工序3.先劃片后減?。涸诒趁婺ハ髦皩⒐杵媲懈畛鲆欢ㄉ疃鹊那锌冢缓笤龠M行背面磨削。4.減薄劃片：在減薄之前，先用機械或化學(xué)的方式切割處切口，然后用磨削方法減薄到一定厚度之后采用ADPE腐蝕技術(shù)去除掉剩余加工量實現(xiàn)裸芯片的自動分離。5.芯片貼裝的方式四種：共晶粘貼法，焊接粘貼法，導(dǎo)電膠粘貼法，和玻璃膠粘貼法。6.芯片互連：將芯片焊區(qū)與電子封裝外殼的I/O或基板上的金屬布線焊區(qū)相連接，只有實現(xiàn)芯片與封裝結(jié)構(gòu)的電路連接才能發(fā)揮已有的功能。7.芯片互連常見的方法有，打線鍵合，載帶自動鍵合（TAB）和倒裝芯片鍵合。8.打線鍵合（WB）：將細金屬線或金屬帶按順序打在芯片與引腳架或封裝基板的焊墊上形成電路互連。打線鍵合技術(shù)有超聲波鍵合、熱壓鍵合、熱超聲波鍵合。載帶自動鍵合（TAB）：將芯片焊區(qū)與電子封裝外殼的I/O或基板上的金屬布線焊區(qū)用具有引線圖形金屬箔絲連接的技術(shù)工藝。倒裝芯片鍵合（FCB）：芯片面朝下，芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)直接互連的一種方法。9.打線鍵合技術(shù)有，超聲波鍵合，熱壓鍵合，熱超聲波鍵合。10打線鍵合的材料主要是Al和Au。11.TAB的關(guān)鍵技術(shù)：1芯片凸點制作技術(shù)2TAB載帶制作技術(shù)3載帶引線與芯片凸點的內(nèi)引線焊接和載帶外引線焊接技術(shù)。12.芯片上的凸點，實際上包括凸點及處在凸點和鋁電極之間的多層金屬膜(UnderBumpMetallurgy)，一般稱為凸點下金屬層，主要起到粘附和擴散阻擋的作用13.凸點芯片的制作工藝主要有蒸發(fā)濺射法、電鍍法、置球與模板印刷法。第三章厚/薄膜技術(shù)1.厚薄膜技術(shù)的異同：兩者主要的區(qū)別包括：1.原材料不同：厚膜工藝需要制作有效物質(zhì)的漿料，需要摻雜其他物質(zhì)以保持漿料良好的流動性與粘附性。而薄膜工藝用的是純凈的有效物質(zhì)。2.鍍膜工藝不同：厚膜工藝主要用涂布的方法在基底上成膜，工藝簡單，但是需要后續(xù)的干燥與燒結(jié)處理，薄膜工藝主要利用的是蒸發(fā)濺射以及電鍍等方法成膜，工藝復(fù)雜，但是膜一次性成型，無需后續(xù)處理。3.形成圖形的方法不同：厚膜技術(shù)主要利用的是絲網(wǎng)印刷法來形成圖形，薄膜技術(shù)主要利用的是光刻技術(shù)來形成圖形，一個完整的光刻流程包括涂膠-曝光-顯影-刻蝕-去膠。2.厚膜漿料通常由兩種不同的組分相組成，一個是功能相，提供最終膜的電學(xué)和力學(xué)特性，另一個是載體相，提供合適的流變能力。3.傳統(tǒng)的金屬陶瓷厚膜漿料具有四種主要成分，1有效物質(zhì)，確立膜的功能，2粘貼成分，提供與基板的粘貼以及使效物質(zhì)顆粒保持懸浮狀態(tài)的基體3有機粘貼劑，提供絲網(wǎng)印制的合適流動性能。4溶劑或稀釋劑，他決定有機粘貼劑的粘度。4.漿料中的有效物質(zhì)決定了燒結(jié)膜的電性能，如果有效物質(zhì)是一種金屬，則燒結(jié)膜是一種導(dǎo)體，如果有效物質(zhì)是一種絕緣材料，則燒結(jié)膜是一種介電體。5.厚膜導(dǎo)體材料有三種基本類型：可空氣燒結(jié)的導(dǎo)體、可氮氣燒結(jié)的導(dǎo)體和須還原氣氛燒結(jié)的導(dǎo)體6.厚膜電阻主要是把導(dǎo)體顆粒（主要是金屬氧化物RuO2）和絕緣體（主要是玻璃）顆粒混合，在足夠的溫度和時間條件下進行燒結(jié)，促使玻璃熔化將氧化物顆粒燒結(jié)在一起并嵌入在玻璃基體中。金屬氧化物與玻璃之比越高，燒成的膜電阻率越低。7.絕緣體主要包括高介電常數(shù)與低介電常數(shù)兩大類，前者主要用于大電容器，后者用來做表面鈍化、多層布線絕緣層以及低容量電容器。8.濺射法的實現(xiàn)原理：利用被電場加速的高能粒子轟擊靶材，撞擊出具有足夠動能的靶材粒子，使其運動到達基板并黏附其上。高能粒子主要用的是Ar粒子，關(guān)鍵是使Ar氣形成良好的等離子體狀態(tài)，靶材放置在陰極位置。第四章焊接材料2..焊料按照熔點分為兩類：硬質(zhì)焊料，熔點高于450度，硬質(zhì)焊料的突出特點是熱膨脹系數(shù)低；低于450度，軟質(zhì)焊料。3.最常用的焊料是鉛錫合金，而鉛錫組分不同，焊料特性不同，而共晶組分下的鉛錫合金熔點最低。4.錫焊是通過“潤濕”、“擴散”、“冶金結(jié)合”三個過程來完成的。熔化了的焊料借助毛細管力沿著母材金屬表面細微的凹凸及結(jié)晶的間隙向四周漫流，從而在被焊母材表面形成一個附著層，使焊料與母材金屬的原子相互接近，達到原子引力起作用的距離，我們稱這個過程為熔融焊料對母材表面的潤濕。如何判別潤濕?一般是用附著在母材表面的焊料與母材的接觸角θ來判別，擴散是指熔化的焊料與母材中的原子互相越過接觸界面進入對方的晶格點陣。由于焊料與母材互相擴散，在兩種金屬之間形成一個中間層---金屬間化合物，從而使母材與焊料之間達到牢固的冶金結(jié)合狀態(tài)焊接的過程是：焊料先對金屬表面產(chǎn)生潤濕，伴隨著潤濕現(xiàn)象發(fā)生，焊料逐漸向銅金屬擴散，在焊料與銅金屬的接觸界面上生成合金層，使兩者牢固結(jié)合起來。5.助焊劑的成分：活化劑、載劑、溶劑與其他特殊功能的添加物?；罨瘎榫哂懈g性的化學(xué)物質(zhì)。第五章印制電路板1.印制電路版的制作主要包括三個部分：絕緣介質(zhì)層、導(dǎo)電互聯(lián)層以及通孔制作。2.Cu為印制電路板最常見的導(dǎo)體材料。絕緣體材料包括高分子樹脂與玻璃纖維強化材料。3.目前電子產(chǎn)品裝配行業(yè)中最主要的電路板有硬式印制電路板、軟式印制電路板、金屬夾層板、射出成型板等。4.多層PCB基板為了避免多層布線的層間干擾，特別是高頻下的層間干擾，兩層間的走線應(yīng)互相垂直，此外，電源層應(yīng)布置在內(nèi)層，這樣防止外界對電源的擾動，也避免了電源線走線過長而干擾信號的傳輸。第五章元器件與電路板的接合1.引腳與電路板的接合可分為引腳插入式接合和表面貼裝技術(shù)接合2.在插裝裝配中，元器件引腳與電路板上的導(dǎo)孔結(jié)合常見的方式有彈簧固定和針腳的焊接。3.波峰焊：波峰焊的工藝流程包括上助焊劑、預(yù)熱以及將PCB板在一個焊料波峰上通過，依靠表面張力和毛細管現(xiàn)象的共同作用將焊劑帶到PCB板和元器件引腳上，形成焊接點。波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料，借助于泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波，裝了元器件的PCB置于傳送鏈上，經(jīng)某一特定的角度以及一定的進入深度穿過焊料波峰而實現(xiàn)焊點的焊接過程。再流焊：是通過預(yù)先在PCB焊接部位施放適量和適當(dāng)形式的焊料，然后貼放表面組裝元器件，然后通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的焊膏，實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的一種成組或逐點焊接工藝。4.波焊最常見的缺陷是漏焊和架橋短路第八章陶瓷封裝1.氧化鋁為陶瓷封裝最常用的材料，其他重要的陶瓷封裝材料：氮化鋁、氧化鈹、碳化硅、玻璃與玻璃陶瓷、藍寶石2.純氧化鋁熱膨脹系數(shù)與導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)差異性大，此外純氧化鋁的燒結(jié)溫度高達1900度，所以需要在氧化鋁中添加玻璃粉末，目的包括：⑴調(diào)整純氧化鋁的熱膨脹系數(shù)、介電系數(shù)等特性⑵降低燒結(jié)溫度。第九章塑料封裝1.塑料材料通常分為熱固性聚合物和熱塑性聚合物兩種。熱固性和熱塑性聚合物的區(qū)別？熱塑性聚合物：在受熱時發(fā)生軟化或熔化，可塑制成一定的形狀，冷卻后又變硬。在受熱到一定程度又重新軟化，冷卻后又變硬，這種過程能夠反復(fù)進行多次。熱固性聚合物：熱固性塑料第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，固化而變硬，這種變化是不可逆的此后，再次加熱時，已不能再變軟流動了。塑料封裝是最常用的封裝方法。2.塑料封裝可利用轉(zhuǎn)移鑄膜、軸向噴灑涂膠與反應(yīng)射出型等方法制成，其中轉(zhuǎn)移鑄膜是最常見的塑料封裝密封工藝。3.塑料封裝優(yōu)點：低成本、薄型化、工藝簡單、適合自動化生產(chǎn)、應(yīng)用范圍極廣缺點：散熱性、耐熱性、密封性不好、可靠性不高第九章氣密性封裝1.塑料封裝是非氣密性封裝，金屬與陶瓷封裝為氣密性封裝。2.在外來環(huán)境的侵害中，水汽是引起ＩＣ芯片損壞的最主要因素。第十一章封裝可靠性工程1.芯片完成封裝后要進行檢測，