2022年2022年集成电路芯片封装技术复习资料 .pdf

第一章集成电路芯片封装技术1.集成电路芯片封装是利用（膜技术）及（微细加工技术），将芯片及其他要素在框架或基板上布置、 粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。2.集成电路封装的目的：在于保护芯片不受或者少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。3.芯片封装所实现的功能：传递电能，传递电路信号，提供散热途径，结构保护与支持。4在选择具体的封装形式时主要考虑四种主要设计参数：性能，尺寸，重量，可靠性和成本目标。简答： 封装工程的技术的技术层次？第一层次，又称为芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间的粘贴固定电路连线与封装保护的工艺，使之成为易于取放输送，并可与下一层次的组装进行连接的模块元件。第二层次， 将数个第一层次完成的封装与其他电子元器件组成一个电子卡的工艺。第三层次， 将数个第二层次完成的封装组成的电路卡组合成在一个主电路版上使之成为一个部件或子系统的工艺。第四层次， 将数个子系统组装成为一个完整电子厂品的工艺过程。简答： 封装的分类， 按照封装中组合集成电路芯片的数目，芯片封装可分为：单芯片封装与多芯片封装两大类，按照密封的材料区分，可分为高分子材料和陶瓷为主的种类，按照器件与电路板互连方式，封装可区分为 引脚插入型和表面贴装型两大类。 依据引脚分布形态区分，封装元器件有单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。常见的单边引脚有单列式封装与交叉引脚式封装，双边引脚元器件有双列式封装小型化封装，四边引脚有 四边扁平封装 ，底部引脚有 金属罐式与点阵列式封装。芯片封装所使用的材料有金属陶瓷玻璃高分子简答： 集成电路的发展主要表现在以下几个方面？1 芯片尺寸变得越来越大2 工作频率越来越高 3 发热量日趋增大4 引脚越来越多对封装的要求，1 小型化 2 适应高发热3 集成度提高，同时适应大芯片要求4 高密度化5 适应多引脚6 适应高温环境7 适应高可靠性第二章封装工艺流程1. 封装工艺流程一般可以分为两个部分，用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作，在成型之后的工艺步骤成为后段操作2. 芯片封装技术的基本工艺流程硅片减薄硅片切割芯片贴装，芯片互联成型技术去飞边毛刺切筋成型上焊锡打码等工序3. 硅片的背面减薄技术主要有磨削，研磨，化学机械抛光，干式抛光，电化学腐蚀，湿法腐蚀，等离子增强化学腐蚀，常压等离子腐蚀等4. 先划片后减薄： 在背面磨削之前将硅片正面切割出一定深度的切口，然后再进行背面磨削。5. 减薄划片： 在减薄之前， 先用机械或化学的方式切割处切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度之后采用ADPE腐蚀技术去除掉剩余加工量实现裸芯片的自动分离。6. 芯片贴装的方式四种：共晶粘贴法，焊接粘贴法，导电胶粘贴法，和玻璃胶粘贴法。7. 为了获得最佳的共晶贴装所采取的方法，IC 芯片背面通常先镀上一层金的薄膜或在基板的芯片承载座上先植入预芯片8. 芯片互连常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB ）和倒装芯片键合。9. 打线键合技术有，超声波键合，热压键合，热超声波键合。10.TAB 的关键技术： 1 芯片凸点制作技术2 TAB载带制作技术3 载带引线与芯片凸点的内引名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 线焊接和载带外引线焊接技术。11. 凸点芯片的制作工艺，形成凸点的技术: 蒸发 / 溅射涂点制作法，电镀凸点制作法置球及模板印刷制作，焊料凸点发，化学镀涂点制作法，打球凸点制作法，激光法。12. 塑料封装的成型技术，1 转移成型技术，2 喷射成型技术，3 预成型技术但最主要的技术是转移成型技术，转移技术使用的材料一般为热固性聚合物。第三章厚/ 薄膜技术1. 厚膜技术使用网印与烧结方法，薄膜技术使用镀膜，光刻与刻蚀等方法。2. 厚膜浆料通常有两个共性：1 适于丝网印刷的具有非牛顿流变能力的粘性流体;2 由两种不同的多组分相组成，一个是功能相， 提供最终膜的电学和力学特性，另一个是载体相，提供合适的流变能力。3. 传统的金属陶瓷厚膜浆料具有四种主要成分，1 有效物质，确立膜的功能，2 粘贴成分，提供与基板的粘贴以及使效物质颗粒保持悬浮状态的基体3 有机粘贴剂， 提供丝网印制的合适流动性能。 4 溶剂或稀释剂，他决定运载剂的粘度。4. 浆料中的有效物质决定了烧结膜的电性能，如果有效物质是一种金属，则烧结膜是一种导体，如果有效物质是一种绝缘材料，则烧结膜是一种介电体。5. 主要有两类物质用于厚膜与基板的粘贴：玻璃和金属氧化物6. 表征厚膜浆料的三个主要参数：1 颗粒 2 固体粉末百分比含量3 粘度简答，如何制作厚膜电阻材料答案把金属氧化物颗粒与玻璃颗粒混合，在足够的温度/时间进行烧结以使玻璃熔化并把氧化物颗粒烧结在一起所得到的结构具有一系列三维的金属氧化物颗粒的链，嵌入在玻璃基体中。金属氧化物与玻璃的比越高，烧成的膜的电阻率越低，反之亦然。7. 丝网印刷： 1 将丝网固定在丝网印刷机上；2 基板直接放在丝网下面；3 将浆料涂布在丝网上面。8. 简答：厚膜浆料的干燥过程及各个流程的步骤及作用？印刷后，零件通常要在空气中： “流平”一段时间。 流平的过程使得丝网筛孔的痕迹消失，某些易挥发的溶剂在室温下缓慢地挥发。流平后，零件要在70150 的温度范围内强制干燥大约15min。在干燥中要注意两点：气氛的纯洁度和干燥的速率。干燥作用可以吧浆料中绝大部分挥发性物质去除。9. 薄膜技术（一种减法技术）：. 溅射 . 蒸发溅射与蒸发的比较. 电镀 . 光刻工艺10. 厚膜与薄膜的比较：. 由于相关劳动增加，薄膜工艺要比厚膜工艺成本更高，只有在单块基板上制造大量的薄膜电路时，价格才有竞争力。. 剁成结构的制造极为困难，尽管可以使用多次的淀积和刻蚀工艺，但这是一种成本很高、劳动力密集的工艺，因而限制在很少的用途里。 . 在大多数情况下，设计者受限于单一的方块电阻率。这需要大地面积去制造高阻值和低阻值的两种电阻。薄膜厚膜5-2400nm 2400-24000nm 间接（减法）工艺蒸发、光刻直接工艺与危险化学品、刻腐蚀、显影剂、镀液排放和处置相关的问题无需使用化学刻蚀或镀液多层制备困难，一般只是单层低成本的多层工艺电阻对化学腐蚀敏感能够承受苛刻的环境和高温的温度电阻高成本单批工艺低成本的工艺，连续的、传送带式的第四章焊接材料名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 1. 助焊剂的成分：活化剂、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物。2. 活化剂为具有腐蚀性的化学物质，在助焊剂中它通常是微凉的酸剂、卤化物或二者之混合。3. 载剂通常为固体物质或非挥发性液体4 助焊剂可以用发泡式、波式或喷洒等方法涂布刀印制电路板上。第五章印制电路板1. 常见的电路板：硬式印制电路板、软式印制电路板、金属夹层电路板、射出成型电路板。2.PCB 基板面临的问题及解决方法：问题：随着电子设备的小型化、轻薄、多功能、高性能及数字化SMC/SMD 也相应薄型化、引脚间距日益减小裸芯片DCA到 PCB上也更为普遍。.传统的环氧玻璃布PCB板的介电常数较大导致信号延时时间增大，不能满足高速信号的传输要求。当前低成本的PCB基板主流间距太大，小的通孔不但价格昂贵，成品率也难以保证。传统的PCB的功率密度难以承受，散热也是个问题。 传统的 PCB板面面临严重的环境污染问题。解决技术：通常在PCB上形成 50uM线宽和间距均采用光刻法，而如今采用激光直接成像技术，通过CAD/CAM 系统控制LDI 在 PCB涂有光刻胶层上直接绘制出布线图形。3. 印制电路板的检测方法：低压短路/ 断路的电性测试与目视筛检的光学试验，另一项重要方法为破坏性试验。第五章元器件与电路板的接合1. 表面贴装技术（MST ）与引脚插入式接合技术有不同的设计规则与接合观念，它适用于高密度、 微小焊点的接合。焊接点必须同时负担电、热传导与元器件重量的支撑是表面贴装技术的特征。2. 表面贴装技术的优点包括：能提升元器件接合的密度。能减少封装的体积重量。获得更优良的电气特性。可降低生产成本。3. 连接完成后的清洁：污染可概分为非极性/ 非离子性污染、 极性 / 非离子性污染、 离子性污染与不溶解 / 粒状污染四大类。第八章陶瓷封装1. 氧化铝为陶瓷封装最常用的材料，其他重要的陶瓷封装材料：氮化铝、氧化铍、碳化硅、玻璃与玻璃陶瓷、蓝宝石2. 无机材料中添加玻璃粉末的目的包括：调整纯氧化铝的热膨胀系数、介电系数等特性降低烧结温度。第九章塑料封装1. 塑料封装可利用转移铸膜、轴向喷洒涂胶与反应射出型等方法制成。2. 倒线的现象为塑料封装转移铸膜工艺中最容易产生的缺陷。第十章气密性封装了解：金属气密性封装第十一章封装可靠性工程1.可靠性测试项目：预处理温度循环测试热冲击高温储藏温度和湿度高压蒸煮。第十二章封装过程中得缺陷分析1.金线偏移是封装过程中最常发生的问题之一简答：波峰焊与再流焊流程、区别及原理如何提高再流焊质量？再流焊与波峰焊工艺过程比较：波峰焊工艺先将微凉的贴片胶（绝缘黏结剂） 印刷或涂到元器件底部或边缘位置上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置，然后将贴装号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上，进行胶固化。 固化后的元器件被牢固黏结在印制板上， 然后进行插装分立元器件，最后与插装元器件同时进行波峰焊接。再流焊工艺先将微凉的铅锡焊膏印刷或滴涂到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置上， 最后将贴好元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口大约需要 5-6min 即可完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。再流焊原理：当PCB进入升温区时，焊膏中的容积、气体蒸发掉，同时，焊膏中得助焊剂湿润焊盘、元器件断头和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离 PCB进入保温区时，PCB和元器件得到充分的预热，以防止PCB突然进入焊接高温区而损坏了PCB和元器件当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态PCB进入冷却区，使焊接点凝固，此时完成了再流焊。从再流焊工艺过程和再流焊原理分析再流焊工艺特点。从再流焊与波峰焊工艺过程看出两者之间最大的差异：波峰焊工艺通过贴片胶粘结或印制板的插装孔，实现将贴装元器件及插装元器件固定在印制板的相应位置上，然后在进行焊接，因此焊接时元器件的位置是固定的，特别是贴装元器件，已经被贴装胶牢牢地固定在印制板上了，焊接时不会产生位置移动。再流焊工艺焊接时的情况就大不相同，元器件贴装后至少被韩浩临时固定在印制板的相应位置上，当焊膏达到熔融温度时，焊料还要“再流动”一次，此时元器件的位置受熔融的焊料表面张力的作用发生位置移动。影响再流焊质量的原因分析：1.PCB 的组装质量与PCB焊盘设计有直接的关系，如果PCB焊盘设计正确，贴装时少量的外邪可以在再流焊时，因熔融锡表面张力的作用而得到纠正，如果不正确， 即使贴装位置十分准确，再流焊后反而会出现元器件位置偏移、调桥等焊接缺陷。 对称性 : 两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面的张力平衡。焊盘间距： 确保元器件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。焊盘间距过大或过小都会引起焊接缺陷。焊盘剩余尺寸： 元器件端头或引脚与焊盘搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。焊盘宽度：应与元器件端头或引脚的基本宽度一致。2. 焊膏质量及焊膏的正确使用。2.再流焊中得问题：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞。第十三章先进封装技术球栅阵列式（ BGA ）BGA四种主要形式为： 塑料球栅阵列 （ PBGA ） 、 陶瓷球栅阵列 （ CBGA ） 、 陶瓷圆柱栅格阵列 （CCGA ）和载带球栅阵列（TBGA ） 。名师资料总结 - 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