集成电路芯片封装第讲.ppt

引线键合技术是将半导体裸芯片（Die）焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区（Pad）用金属细丝连接起来的工艺技术。 内引线键合 (ILB) 然后，筛选与测试 测试完成 凸点类型和特点 按材料可分为焊料凸点、Au凸点和Cu凸点等 按凸点结构可分为：周边性和面阵型 按凸点形状可分为蘑菇型、直状、球形等 FCB技术-芯片凸点类型 形成凸点的工艺技术有很多种，主要包括蒸发/溅射凸点制作法、电镀凸点制作法、置球法和模板制作焊料凸点法等。 FCB技术-凸点制作方法 制作出来的凸点芯片可用于陶瓷基板和Si基板，也可以在PCB上直接将芯片进行FCB焊接。 将芯片焊接到基板上时需要在基板焊盘上制作金属焊区，以保证芯片上凸点和基板之间有良好的接触和连接。金属焊区通常的金属层包括： Ag/Pd-Au-Cu（厚膜工艺）和Au-Ni-Cu（薄膜工艺） PCB的焊区金属化与基板相类似。 FCB技术-凸点芯片的倒装焊接 倒装焊接工艺 热压或热声倒装焊接：调准对位-落焊头压焊（加热） FCB技术-凸点芯片的倒装焊接 再流倒装焊接（C4技术） 对锡铅焊料凸点进行再流焊接 FCB键合技术- 再流倒装焊接 环氧树脂光固化倒装焊接法 各向异性导电胶倒装焊接法 倒装芯片键合技术-其他焊接方法 利用光敏树脂固化时产生的收缩力将凸点和基板上金属焊区互连在一起。 倒装芯片下填充 目的：缓冲焊点受机械振动和CTE失配导致基板对芯片拉力作用引起的焊点裂纹和失效，提高可靠性。 倒装芯片下填充方法 FCB技术特点 优点： 1）互连线短，互连电特性好 2）占基板面积小，安装密度高 3）芯片焊区面分布，适合高I/O器件 4）芯片安装和互连可同时进行，工艺简单、快速 缺点： 1）需要精选芯片 2）安装互连工艺有难度，芯片朝下，焊点检查困难 3）凸点制作工艺复杂，成本高 4）散热能力有待提高 * Better management of cost structure对成本结构的更好的管理 Better Execution 更好的执行 Better Quality 更高的质量 * 芯片互连技术 前课回顾 1.集成电路芯片封装工艺流程 2.成型技术分类及其原理 引线键合技术（WB） 主要内容 载带自动键合技术（TAB） 倒装芯片键合技术（FCB） 引线键合技术概述 引线键合技术分类和应用范围 常用引线键合方式有三种： 热压键合 超声键合 热超声波（金丝球）键合 低成本、高可靠、高产量等特点使得WB成为芯片互连主要工艺方法，用于下列封装: ·陶瓷和塑料BGA、SCP和MCP ·陶瓷和塑料封装QFP ·芯片尺寸封装 (CSP) 提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，使焊区金属产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。引线键合键合接点形状主要有楔形和球形，两键合接点形状可以相同或不同。 WB技术作用机理 超声键合：超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动，同时施加向下压力。劈刀在两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦，引线发生塑性变形，与键合区紧密接触完成焊接。常用于Al丝键合，键合点两端都是楔形 。 热压键合：利用加压和加热，使金属丝与焊区接触面原子间达到原子引力范围，实现键合。一端是球形，一端是楔形 ，常用于Au丝键合。 金丝球键合：用于Au和Cu丝的键合。采用超声波能量，键合时要提供外加热源。 WB技术作用机理 球形键合 第一键合点 第二键合点 楔形键合 第一键合点 第二键合点 引线键合接点外形 采用导线键合的芯片互连 引线键合技术实例 不同键合方法采用的键合材料也有所不同： 热压键合和金丝球键合主要选用金（Au）丝，超声键合则主要采用铝（Al）丝和Si-Al丝（Al-Mg-Si、Al-Cu等） 键合金丝是指纯度约为99.99％，线径为l8～50μm的高纯金合金丝，为了增加机械强度，金丝中往往加入铍(Be)或铜。 WB线材及其可靠度 键合对金属材料特性的要求： 可塑性好，易保持一定形状，化学稳定性好；尽量少形成金属间化合物，键合引线和焊盘金属间形成低电阻欧姆接触。 WB线材及其可靠度 柯肯达尔效应：两种扩散速率不同的金属交互扩散形成缺陷：如Al-Au键合后，Au向Al中迅速扩散，产生接触面空洞。通过控制键合时间和温度可较少此现象。 金属间化合物形成——常见于Au-Al键合系统 引线弯曲疲劳 引线键合点跟部出现裂纹。 键合脱离——指键合点颈部断裂造成电开路。 键合点和焊盘腐