IC封装-材料、制程与可靠性
李欣鸣#6275
Agenda
1. 微电子封装技术发展概况
2. 微电子封装材料及其性能
2.1 封装材料的电性质
2.2 热性质
2.2 封装材料的力学,化学性质
3. 微电子封装工艺技术
3-1 焊接-D/B
3-2 引线键合-W/B
3-3 成型-Molding
4. 微电子封装可靠性
4-1 概述
4-2 失效机制及其可靠性测试
微电子封装技术发展概况
為何半導體晶片需要封裝?
Redistribute
the very fine-pitch pads
on the chip.
將晶片上間距極小的焊墊加以放大重新分佈其位置
Package Trend
Driving Factors in IC Packaging ?Higher IC Circuit Density
更高的IC 线路密度
?High Speed Signals
高速信号传输
?Higher Electrical and Thermal Performance 更好的电性和散热性能
?Low Cost
低成本
Package Technology Trends
DIP双列直插式封装
?DIP(DualIn－line Package)
绝大多数中小规模集成电路(IC)
其引脚数一般不超过100个。
DIP封装具有以下特点：
1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。
2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也
较大。
Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存
(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。
Surface Mount Component (表面帖裝元件)
?PLCC
–Description:Small Outline Integrated Circuit (SOIC)
–Class letter:U, IC, AR, C, Q, R
–Lead Type :J-lead
–# of Pins:20-84 (Up to 100+)
–Body Type:Plastic
–Lead Pitch:50 mils (1.27 mm)
–Orientation:Dot, notch, stripe indicate pin 1 and lead
counts counterclockwise.
Surface Mount Component (表面帖裝元件) SOIC SO SOL SOJ VSOP SSOP QSOP TSOP
Description Small
Outline IC
Small
Outline
Small
Outline,
Large
Small
Outline J-
Lead
Very
Small
Outline
Package
Shrink
Small
Outline
Package
Quarter
Small
Outline
Package
Thin Small
Outline
Package
# of Pins8-568-1616-3216-4032-568-3020-5620-56
Body Width Various156 mils
(3.97 mm)
300-400
mils
(6.63-12.2
mm)
300-400
mils (6.63-
12.2 mm)
300 mils
(6.63 mm)
208 mils
(5.3 mm)
156 mils
(3.97 mm)
208 mils
(5.3 mm)
Lead Type Gull-wing,
J-lead
Gull-wing Gull-wing J-Lead Gull-wing Gull-wing Gull-wing Gull-wing
Lead Pitch20 to 50
mils
50 mils
(1.27 mm)
50 mils
(1.27 mm)
50 mils
(1.27 mm)
25 mils
(0.65 mm)
25 mils
(0.65 mm)
25 mils
(0.65 mm)
20 mils
(0.5mm)
QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装?QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。
PFP（Plastic Flat Package）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。
QFP/PFP封装具有以下特点：
BGA球栅阵列封装
?当IC的频率超过100MHz时，传统封装方式可能会产生所谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208 Pin时，传统的封装方式有其困难度。
PBGA Plastic Substrate
CCGA Ceramic Substrate
90Sn-10Pb
WCSP芯片尺寸封装
?随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮，封装技术已进步到CSP (Chip Size Package)。它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒（Die）大不超过1.4倍。
MCM多芯片模块
?为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题，把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片，在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统，从而出现MCM (Multi Chip Model)多芯片模块系统。
微电子封装材料及其性能
微电子封装材料及其性能
封装材料的功能:信号传输, 电源, 连接, 散热, 芯片保护,规格标准化等
封装材料的主要特性
?电特性
表面电阻,击穿,绝缘性质,电导率, 介电常数,,,
?热特性
热流量, 热导率, 热膨胀系数, 玻璃化转变温度,,, ?机械(力学)特性
杨氏模量, 泊松比,刚度, 强度,
?化学特性
表面张力, 润湿性, 粘附性,,
?其它
密度, 可焊性, 毒性,,,
Various Interconnects from Chip to PCB
Package Parasitics
?Ls : Self Inductance
Lm : Mutual Inductance
?CL : Load Capacitance
Cm : Mutual Capacitance
?R : Resistance
Parasitics of Wire Bond
（Die Saw） 晶片切割之目的乃是要將前製程加工完成的晶圓上一顆顆之芯片（Die）切割分離。首先要在晶圓背面貼上蓝膜（blue tape）並置於鋼 製的圆环上，此一動作叫晶圓粘片（wafer mount），如圖一，而後再 送至晶片切割機上進行切割。切割完後，一顆顆之芯片井然有序的排 列在膠帶上，如圖二、三，同時由於框架之支撐可避免蓝膜皺摺而使 芯片互相碰撞，而圆环撐住膠帶以便於搬運。 圖一 圖二
（Die Bond） 粘晶（装片）的目的乃是將一顆顆分離的芯片放置在导线框架（lead frame）上並用銀浆（epoxy ）粘着固定。引线框架是提供芯片一個粘着的位置+ （芯片座die pad），並預設有可延伸ＩＣ芯片電路的延伸腳（分為內 引腳及外引腳inner lead/outer lead）一個引线框架上依不同的設計可以有 數個芯片座，這數個芯片座通常排成一列，亦有成矩陣式的多列排法 。引线框架經傳輸至定位後，首先要在芯片座預定粘着芯片的位置上点
上銀浆（此一動作稱為点浆），然後移至下一位置將芯片置放其上。 而經過切割的晶圓上的芯片則由焊臂一顆一顆地置放在已点浆的晶 粒座上。装片完後的引线框架再由传输设备送至料盒（magazine） 。装片后的成品如圖所示。 引线框架装片成品 胶的烧结 烧结的目的是让芯片与引线框晶粒座很好的结合固定，胶可分为银浆（导电胶）和绝缘胶两种，根据不同芯片的性能要求使用不同的胶，通常导电胶在200度烤箱烘烤两小时；绝缘胶在150度烤箱烘烤两个半小时。 （Wire Bond） 焊线的目的是將芯片上的焊点以极细的金或铜线（18~50um）連接到引线框架上的內引腳，藉而將ＩＣ芯片的電路訊號傳輸到外界。當
《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗（Cleaning）之后，送到热炉管 （Furnace）内，在含氧的环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面 形成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到2000的氮化硅层 将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在 晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层．．．的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。 2）蚀刻经过黄光定义出我们所需要的电路图，把不要的部份去除掉，此去除的步骤就> 称之为蚀刻，因为它好像雕刻，一刀一刀的削去不必要不必要的木屑，完成作品，期间又利用酸液来腐蚀的，所 以叫做「蚀刻区」。 3）扩散本区的制造过程都在高温中进行，又称为「高温区」，利用高温给予物质能量而产生运动，因为本区的机台大都为一根根的炉管，所以也有人称为「炉管区」，每一根炉管都有不同的作用。 4）真空
半导体封装简介: 半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。塑封之后，还要进行一系列操作，如后固化（Post Mold Cure）、切筋和成型（Trim&Form）、电镀（Plating）以及打印等工艺。典型的封装工艺流程为：划片装片键合塑封去飞边电镀打印切筋和成型外观检查成品测试包装出货。 各种半导体封装形式的特点和优点: 一、DIP双列直插式封装 DIP(DualIn－line Package)是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP 结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏引脚。 DIP封装具有以下特点： 1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。 Intel系列CPU中8088就采用这种封装形式，缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。 二、QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装 QFP封装 QFP（Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。 PFP（Plastic Flat Package）方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形。
捷伦电源，赢取iPad2Samtec连接器完整的信号来源每天新产品时刻新体验完整的15A开关模式电源 摘要：半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP QFP PGA BGA到CSP再到SIP，技术 指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装， 极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现， 它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统 封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有 其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要 而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。 关键词：半导体；芯片级封装；系统封装；晶片级封装 中图分类号:TN305. 94文献标识码：C文章编号：1004-4507(2005)05-0014-08 1半导体器件封装概述 电子产品是由半导体器件(集成电路和分立器件)、印刷线路板、导线、整机框架、外壳及显示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路 板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的 接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米”的 美称。 我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为100 m2以上，现 在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体 积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要 归结于：⑴半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication) 中光刻精度的 提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小；(2)半导体封装技术的提高从而大大地提 高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。 半导体组装技术(Assembly technology )的提高主要体现在它的圭寸装型式(Package)不断发展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip) 和框架(LeadFrame)或基板(Sulbstrate) 或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接 以便引出接线引脚，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺技术。它具
Bubbler Wet Thermal Oxidation Techniques
Film Deposition Deposition is the process of depositing films onto a substrate. There are three categories of these films: * POLY * CONDUCTORS * INSULATORS (DIELECTRICS) Poly refers to polycrystalline silicon which is used as a gate material, resistor material, and for capacitor plates. Conductors are usually made of Aluminum although sometimes other metals such as gold are used. Silicides also fall under this category. Insulators refers to materials such as silicon dioxide, silicon nitride, and P-glass (Phosphorous-doped silicon dioxide) which serve as insulation between conducting layers, for diffusion and implantation masks,and for passivation to protect devices from the environment.
一、半導體製程氣體介紹: A.Bulk gas: ---GN2 General Nitrogen : 只經過Filter -80℃ ---PN2 Purifier Nitrogen ---PH2 Purifier Hydrgen (以紅色標示) ---PO2 Purifier Oxygen ---He Helium ---Ar Argon ※“P”表示與製程有關 ※台灣三大氣體供應商: 三福化工(與美國Air Products) 亞東氣體(與法國Liquid合作) 聯華氣體(BOC) 中普Praxair B.Process gas : Corrosive gas (腐蝕性氣體) Inert gas (鈍化性氣體) Flammable gas (燃燒性氣體) Toxic gas (毒性氣體) C.General gas : CDA : Compressor DryAir (與製程無關，只有Partical問題)。 ICA : Instrument Compressor Air (儀表用壓縮空氣)。 BCA: Breathinc Compressor Air (呼吸系統用壓縮空氣)。 二、氣體之物理特性: A.氣體分類: 1.不活性氣體: N2、Ar、He、SF6、CO2、CF4 , ….. (惰性氣體) 2.助燃性氣體: O2、Cl2、NF3、N2O ,….. 3.可燃性氣體: H2、PH3、B2H6、SiH2Cl2、NH3、CH4 ,….. 4.自燃性氣體: SiH4、SC2H6 ,….. 5.毒性氣體: PH3、Cl2、AsH3、B2H6、HCl、SiH4、Si2H6、NH3 ,…..
半导体全制程介绍 《晶圆处理制程介绍》 基本晶圆处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗 （Cleaning）之后，送到热炉管（Furnace）内，在含氧的 环境中，以加热氧化（Oxidation）的方式在晶圆的表面形 成一层厚约数百个的二氧化硅层，紧接着厚约1000到 2000的氮化硅层将以化学气相沈积Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈积（Deposition）在刚刚长成的二氧化硅上，然后整个晶圆将进行微影（Lithography）的制程，先在晶圆上上一层光阻（Photoresist），再将光罩上的图案移转到光阻上面。接着利用蚀刻（Etching）技术，将部份未被光阻保护的氮化硅层加以除去，留下的就是所需要的线路图部份。接着以磷为离子源（Ion Source），对整片晶圆进行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻剂去除（Photoresist Scrip）。制程进行至此，我们已将构成集成电路所需的晶体管及部份的字符线（Word Lines），依光罩所提供的设计图案，依次的在晶圆上建立完成，接着进行金属化制程（Metallization），制作金属导线，以便将各个晶体管与组件加以连接，而在每一道步骤加工完后都必须进行一些电性、或是物理特性量测，以检验加工结果是否在规格内（Inspection and Measurement）；如此重复步骤制作第一层、第二层的电路部份，以在硅晶圆上制造晶体管等其它电子组件；最后所加工完成的产品会被送到电性测试区作电性量测。 根据上述制程之需要，FAB厂内通常可分为四大区： 1）黄光本区的作用在于利用照相显微缩小的技术，定义出每一层次所需要的电路图，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以叫做「黄光区」。
摘要：半导体器件有许多封装型式，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进，这些都是前人根据当时的组装技术和市场需求而研制的。总体说来，它大概有三次重大的革新：第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在上世纪90年代球型矩正封装的出现，它不但满足了市场高引脚的需求，而且大大地改善了半导体器件的性能；晶片级封装、系统封装、芯片级封装是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装减到最小。每一种封装都有其独特的地方，即其优点和不足之处，而所用的封装材料，封装设备，封装技术根据其需要而有所不同。驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。 关键词：半导体；芯片级封装；系统封装；晶片级封装 中图分类号：TN305．94 文献标识码：C 文章编号：1004-4507(2005)05-0014-08 1 半导体器件封装概述 示等部分组成，其中集成电路是用来处理和控制信号，分立器件通常是信号放大，印刷线路板和导线是用来连接信号，整机框架外壳是起支撑和保护作用，显示部分是作为与人沟通的接口。所以说半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分，在电子工业有“工业之米"的美称。 我国在上世纪60年代自行研制和生产了第一台计算机，其占用面积大约为100 m2以上，现在的便携式计算机只有书包大小，而将来的计算机可能只与钢笔一样大小或更小。计算机体积的这种迅速缩小而其功能越来越强大就是半导体科技发展的一个很好的佐证，其功劳主要归结于：(1)半导体芯片集成度的大幅度提高和晶圆制造(Wafer fabrication)中光刻精度的提高，使得芯片的功能日益强大而尺寸反而更小；(2)半导体封装技术的提高从而大大地提高了印刷线路板上集成电路的密集度，使得电子产品的体积大幅度地降低。 半导体组装技术(Assembly 展。通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(Chip)
半導體的產品很多，應用的場合非常廣泛，圖一是常見的幾種半導體元件外型。半導體元件一般是以接腳形式或外型來劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫名稱原文為 PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array 雖然半導體元件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種，一種是插入電路板的銲孔或腳座，如PDIP、PGA，另一種是貼附在電路板表面的銲墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。 從半導體元件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導體元件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內一片非常小的晶片，透過伸出的接腳與外部做資訊傳輸。圖二是一片EPROM元件，從上方的玻璃窗可看到內部的晶片，圖三是以顯微鏡將內部的晶片放大，可以看到晶片以多條銲線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸並穿出膠體，成為晶片與外界通訊的道路。請注意圖三中有一條銲線從中斷裂，那是使用不當引發過電流而燒毀，致使晶片失去功能，這也是一般晶片遭到損毀而失效的原因之一。 圖四是常見的LED，也就是發光二極體，其內部也是一顆晶片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的晶片及一條金色的銲線，若以LED二支接腳的極性來做分別，晶片是貼附在負極的腳上，經由銲線連接正極的腳。當LED通過正向電流時，晶片會發光而使LED發亮，如圖六所示。 半導體元件的製作分成兩段的製造程序，前一段是先製造元件的核心─晶片，稱為晶圓製造；後一段是將晶中片加以封裝成最後產品，稱為IC封裝製程，又可細分成晶圓切割、黏晶、銲線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節中將簡介這兩段的製造程序。
半导体的产品很多应用的场合非常广泛图一是常见的几种半导体组件外型半导体组件一般是以接脚形式或外型来划分类别图一中不同类别的英文缩写名称原文为 PDID Plastic Dual Inline Package SOP Small Outline Package SOJ Small Outline J-Lead Package PLCC Plastic Leaded Chip Carrier QFP Quad Flat Package PGA Pin Grid Array BGA Ball Grid Array 虽然半导体组件的外型种类很多在电路板上常用的组装方式有二种一种是插入电路板的焊孔或脚座如PDIP PGA另一种是贴附在电路板表面的焊垫上如SOP SOJ PLCC QFP BGA 从半导体组件的外观只看到从包覆的胶体或陶瓷中伸出的接脚而半导体组件真正的的核心是包覆在胶体或陶瓷内一片非常小的芯片透过伸出的接脚与外部做信息传输图二是一片EPROM组件从上方的玻璃窗可看到内部的芯片图三是以显微镜将内部的芯片放大可以看到芯片以多条焊线连接四周的接脚这些接脚向外延伸并穿出胶体成为芯片与外界通讯的道路请注意图三中有一条焊线从中断裂那是使用不当引发过电流而烧毁致使芯片失去功能这也是一般芯片遭到损毁而失效的原因之一 图四是常见的LED也就是发光二极管其内部也是一颗芯片图五是以显微镜正视LED的顶端可从透明的胶体中隐约的看到一片方型的芯片及一条金色的焊线若以LED二支接脚的极性来做分别芯片是贴附在负极的脚上经由焊线连接正极的脚当LED通过正向电流时芯片会发光而使LED发亮如图六所示 半导体组件的制作分成两段的制造程序前一段是先制造组件的核心─芯片称为晶圆制造后一段是将晶中片加以封装成最后产品称为IC封装制程又可细分成晶圆切割黏晶焊线封胶印字剪切成型等加工步骤在本章节中将简介这两段的制造程序
(基本觀念) IC製程說明介紹 半導體的產品很多，應用的場合非常廣泛，圖一是常見的幾種半導體元件外型。半導體元件一般是以接腳形式或外型來劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫名稱原文為 PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array (圖一) 不同外形半導體元件(圖二)EPROM內部晶片 (圖三)EPROM晶片接腳放大圖(圖四)LED 燈
(圖五)LED內部晶片放大圖(圖六)LED通電時因晶片發亮而發光 雖然半導體元件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種: 一種是插入電路板的銲孔或腳座，如PDIP、PGA 一種是貼附在電路板表面的銲墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA 從半導體元件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導體元件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內一片非常小的晶片，透過伸出的接腳與外部做資訊傳輸。圖二是一片EPROM元件，從上方的玻璃窗可看到內部的晶片，圖三是以顯微鏡將內部的晶片放大，可以看到晶片以多條銲線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸並穿出膠體，成為晶片與外界通訊的道路。請注意圖三中有一條銲線從中斷裂，那是使用不當引發過電流而燒毀，致使晶片失去功能，這也是一般晶片遭到損毀而失效的原因之一。 圖四是常見的LED，也就是發光二極體，其內部也是一顆晶片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的晶片及一條金色的銲線，若以LED二支接腳的極性來做分別，晶片是貼附在負極的腳上，經由銲線連接正極的腳。當LED通過正向電流時，晶片會發光而使LED發亮，如圖六所示。 半導體元件的製作分成兩段的製造程序: 前一段是先製造元件的核心─晶片，稱為晶圓製造 後一段是將晶中片加以封裝成最後產品，稱為IC封裝製程，又可細分成晶圓切割、黏晶、銲線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節中將簡介這兩段 的製造程序。
半导体的产品很多，应用的场合非常广泛，图一是常见的几种半导体组件外型。半导体组件一般是以接脚形式或外型来划分类别，图一中不同类别的英文缩写名称原文为 PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array 虽然半导体组件的外型种类很多，在电路板上常用的组装方式有二种，一种是插入电路板的焊孔或脚座，如PDIP、PGA，另一种是贴附在电路板表面的焊垫上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。 从半导体组件的外观，只看到从包覆的胶体或陶瓷中伸出的接脚，而半导体组件真正的的核心，是包覆在胶体或陶瓷内一片非常小的芯片，透过伸出的接脚与外部做信息传输。图二是一片EPROM组件，从上方的玻璃窗可看到内部的芯片，图三是以显微镜将内部的芯片放大，可以看到芯片以多条焊线连接四周的接脚，这些接脚向外延伸并穿出胶体，成为芯片与外界通讯的道路。请注意图三中有一条焊线从中断裂，那是使用不当引发过电流而烧毁，致使芯片失去功能，这也是一般芯片遭到损毁而失效的原因之一。 图四是常见的LED，也就是发光二极管，其内部也是一颗芯片，图五是以显微镜正视LED的顶端，可从透明的胶体中隐约的看到一片方型的芯片及一条金色的焊线，若以LED二支接脚的极性来做分别，芯片是贴附在负极的脚上，经由焊线连接正极的脚。当LED通过正向电流时，芯片会发光而使LED发亮，如图六所示。 半导体组件的制作分成两段的制造程序，前一段是先制造组件的核心─芯片，称为晶圆制造；后一段是将晶中片加以封装成最后产品，称为IC封装制程，又可细分成晶圆切割、黏晶、焊线、封胶、印字、剪切成型等加工步骤，在本章节中将简介这两段的制造程序。
《晶柱成長製程》 矽晶柱的長成，首先需要將純度相當高的矽礦放入熔爐中，並加入預先設定好的金屬物質，使產生出來的矽晶柱擁有要求的電性特質，接著需要將所有物質融化後再長成單晶的矽晶柱，以下將對所有晶柱長成製程做介紹。 長晶主要程序︰ 融化（MeltDown） 此過程是將置放於石英坩鍋內的塊狀複晶矽加 熱製高於攝氏1420度的融化溫度之上，此階段中最 重要的參數為坩鍋的位置與熱量的供應，若使用較 大的功率來融化複晶矽，石英坩鍋的壽命會降低， 反之功率太低則融化的過程費時太久，影響整體的 產能。 頸部成長（Neck Growth） 當矽融漿的溫度穩定之後，將<1.0.0>方向的晶 種漸漸注入液中，接著將晶種往上拉昇，並使直徑 縮小到一定（約6mm），維持此直徑並拉長10-20cm， 以消除晶種內的排差（dislocation），此種零排差 （dislocation-free）的控制主要為將排差侷限在頸部 的成長。 晶冠成長（Crown Growth） 長完頸部後，慢慢地降低拉速與溫度，使頸部 的直徑逐漸增加到所需的大小。 晶體成長（Body Growth） 利用拉速與溫度變化的調整來遲維持固定的晶 棒直徑，所以坩鍋必須不斷的上升來維持固定的液 面高度，於是由坩鍋傳到晶棒及液面的輻射熱會逐 漸增加，此輻射熱源將致使固液界面的溫度梯度逐 漸變小，所以在晶棒成長階段的拉速必須逐漸地降
低，以避免晶棒扭曲的現象產生。 尾部成長（Tail Growth） 當晶體成長到固定（需要）的長度後，晶棒的直徑必須逐漸地縮小，直到與液面分開，此乃避免因熱應力造成排差與滑移面現象。
《晶柱切片後處理》 矽晶柱長成後，整個晶圓的製作才到了一半，接下必須將晶柱做裁切與檢測，裁切掉頭尾的晶棒將會進行外徑研磨、切片等一連串的處理，最後才能成為一片片價值非凡的晶圓，以下將對晶柱的後處理製程做介紹。 切片（Slicing） 長久以來晶圆切片都是採用內徑鋸，其鋸片是一環狀薄葉片，內徑邊緣鑲有鑽石顆粒，晶棒在切片前預先黏貼一石墨板，不僅有利於切片的夾持，更可以避免在最後切斷階段時鋸片離開晶棒所造的破裂。 切片晶圓的厚度、弓形度（bow）及撓屈度（warp）等特性為製程管制要點。 影響晶圓品質的因素除了切割機台本身的穩定度與設計外，鋸片的張力狀況及鑽石銳利度的保持都有很大的影響。 圓邊（Edge Polishing） 剛切好的晶圓，其邊緣垂直於切割平面為銳利的直角，由於矽單晶硬脆的材料特性，此角極易崩裂，不但影響晶圓強度，更為製程中污染微粒的來源，且在後續的半導體製成中，未經處理的晶圓邊緣也為影響光阻與磊晶層之厚度，須以電腦數值化機台自動修整切片晶圓的邊緣形狀與外徑尺寸。 研磨（Lapping） 研磨的目的在於除去切割或輪磨所造成的鋸痕或表面破壞層，同時使晶圓表面達到可進行拋光處理的平坦度。 蝕刻（Etching） 晶圓經前述加工製程後，表面因加工應力而形成一層損傷層（damaged layer），在拋光之前必須以化學蝕刻的方式予以去除，蝕刻液可分為酸性與鹼性兩種。 去疵（Gettering） 利用噴砂法將晶圓上的瑕疵與缺陷趕到下半層，以利往後的IC製程。
半导体封装原材料特性介绍(doc 9页)
半导体封装原材料特性简介 一、“工业的黄金”——铜（最古老的金属） 铜在地壳中含量比较少，在金属中含量排第17位。铜主要以化合物的形式存在于各种铜矿中，常见的有黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿、孔雀石等。 物理性质：金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92,熔点1083oC，沸点2567℃，密度8.92g/cm3。。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色所以又称为紫铜或红铜。铜属有色金属，导电导热性，延展性良好，焰色反应呈绿色。铜为紫红色金属，质地坚韧、有延展性；热导率和电导率都很高；铜的机械性能与物理状态有关，也受温度和晶粒大小的影响。 铜是不活泼的金属，在常温下和干燥的空气里，不容易生锈。在空气中或中加热表面变黑：，利用此反应可除去混在氢气、一氧化碳中的少量，在高温下还可生成。与的作用在潮湿的空气中铜可生成铜绿， 。与稀盐酸、稀溶液不反应；与浓反应；与硝酸反应；与盐溶液反应；CuO是不溶于水的碱性氧化物，具有较强氧化性，在加热时能被CO、、C等还原；可与酸反应：；呈砖红色，可用于制红色玻璃，本身较稳定，但在酸液中易发生歧化反应生成Cu和。 二、铜带情况
引线框架是半导体芯片的载体；并为半导体、芯片提供电流和信号输入、输出的通路，同时散逸半导体芯片产生的热量。 国内铜带在电导率，抗拉强度、延伸率方面基本可满足引线框架生产的要求，但存在下几部分不足： １、硬度不稳定 国产铜带硬度常常不能完全符合客户要求，有时太低，有时太高。硬度低，会影响引线框架的冲制，卸料不畅，极易产生毛刺而使引线框架达不到质量要求，在封装后因材质软而产生弯曲，不利于编带生产。硬度太高，在引线框架冲刺时极易造成冲制模的磨损，增加修复模具的几率，提高生产成本，降低生产效率。在封装后，成品使用极易造成管脚折断而成为废品，在引线框架生产中，有条检验要求就是管脚在弯曲９０°三次后不断裂，而硬度太高，就达不到此要求。硬度的控制，应该不是技术问题，而是过程控制的原因。 ２、软化点太低 国产铜带有时常温下硬度达到要求，但经常发生在４００～５００度高温下，硬度迅速下降的现象，这就是材料的软化点太低，在后封装工艺中，粘片焊线时温度会有短时间的高温，要求材料硬度不能变化太大，在引线框架的检验标准中，会进行５００℃，１分钟的高温试验，会发现有材料会很快变形而失去弹性。 ３、内应力不均匀 铜材的内应力消除，而使其均匀分布，对于引线框架的生产极其重要。国内铜材应力的问题常常在引线框架生产中带来较多的质量