集成电路芯片封装技术芯片互连技术.pptx
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1、重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章前课回顾1.1.集成电路芯片封装工艺流程集成电路芯片封装工艺流程2.2.成型技术分类及其原理成型技术分类及其原理重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章 引线键合技术(引线键合技术(WBWB)主要内容 载带自动键合技术(载带自动键合技术(TABTAB)倒装芯片键合技术(倒装芯片键合技术(FCBFCB)重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章引线键合技术概述引线键合技术概述 引线键合技术是将半导体裸芯片(引线键合技术是将半导体裸芯片(DieDie)焊区)焊区与微电子封装的与微电子封装的I/OI/O引线或基板上的金属布线焊区引线或基板上的金
2、属布线焊区(PadPad)用金属细丝连接起来的工艺技术。)用金属细丝连接起来的工艺技术。重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章引线键合技术分类和应用范围引线键合技术分类和应用范围 常用引线键合方式有三种:热压键合热压键合 超声键合超声键合 热超声波(金丝球)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)重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章 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
3、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技术作用机理技术作用机理重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章超超声声键键合合: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。热热压压键键合合: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。金金丝丝球球键键合合: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
4、作用机理技术作用机理重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章 球形键合球形键合 第一键合点第一键合点 第二键合点第二键合点 楔形键合楔形键合 第一键合点第一键合点 第二键合点第二键合点 引线键合接点外形引线键合接点外形重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章采用导线键合的芯片互连引线键合技术实例引线键合技术实例重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章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l850m的高纯金合金丝,为了增加
5、机械强度,金丝中往往加入铍(Be)或铜。WB线材及其可靠度线材及其可靠度重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章键合对金属材料特性的要求: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,键合引线和焊好;尽量少形成金属间化合物,键合引线和焊盘金属间形成盘金属间形成低电阻欧姆接触低电阻欧姆接触。WB线材及其可靠度线材及其可靠度柯肯达尔效应: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。重庆城市管理职业学院重庆城市管
6、理职业学院第二章金属间化合物形成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弯曲疲劳引线键合点跟部出现裂纹。键合脱离键合脱离指键合点颈部断裂造成电开路。键合点和焊盘腐蚀键合点和焊盘腐蚀 腐蚀可导致引线一端或两端完全断开,从而使引线在封装内自由活动并造成短路。WB可靠性问题可靠性问题重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章载带自动键合(载带自动键合(TAB)技术概述)技术概述 载带自动焊载带自动焊(Tape Automated Bonding(Tape Automated Bonding,TAB)TAB)技术技术是一种将芯片组装在金属化柔性高分子聚合物载带上的集成电路封装技术;
7、将芯片焊区与电子封装体外壳的I/O或基板上的布线焊区用有引线图形金属箔丝连接,是芯片引脚框架的一种互连工艺。重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB技术分类技术分类 TAB按其结构和形状可分为Cu箔单层带、Cu-PI双层带、Cu-粘接剂-PI三层带和Cu-PI-Cu双金属带等四种。重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章 TAB技术首先在高聚物上做好元件引脚的引线框架,然后将芯片按其键合区对应放在上面,然后通过热电极一次将所有的引线进行键合。TAB工艺主要是先在芯片上形成凸点,将芯片上的凸点同载带上的焊点通过引线压焊机自动的键合在一起,然后对芯片进行密封保护。载带自动键合(载
8、带自动键合(TAB)技术)技术重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB技术工艺流程技术工艺流程重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB技术工艺流程技术工艺流程重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB技术工艺流程技术工艺流程重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB关键技术关键技术 TAB工艺关键部分有:芯片凸点制作、芯片凸点制作、TABTAB载带载带制作和内、外引线焊接制作和内、外引线焊接等。重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章TAB关键技术关键技术-凸点制作凸点制作重庆城市管理职业学院重庆城市管理职业学院第二章载带制作工艺实例载带制作工
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