芯片贴装与芯片互连

常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：微电子技术班号：微电081 学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：半导体封装技术分析与研究指导教师：设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：毕业设计（论文）任务书专业微电子技术班级微电081 姓名程增艳一、课题名称：半导体封装技术分析与研究二、主要技术指标：1．封装的工艺流程；2．封装的技术分类；3．封装的形式、材料、设备；4．封装过程中的缺陷分析；5．封装技术发展及未来的前景。

.三、工作内容和要求：1．查阅相关书籍明确半导体封装的概念、作用及性能；2．认真阅读半导体封装技术的资料了解具体封装工艺流程；3．接着围绕封装所实现的性能、封装的技术要素和层次进行有关知识的搜集；4．根据查找的封装技术知识对其进行详细分类；5．然后深入理解有关封装的书籍资料对封装的质量要求与缺陷作进一步分析；6．完成论文初稿；7．经多次修改，完成论文。

四、主要参考文献：[1]李可为．集成电路芯片封装技术[M] ．北京：电子工业出版社，2007．19-68[2]周良知．微电子器件封装—封装材料与封装技[M] ．北京：化学工业出版社，2006．57-64[3]邱碧秀．微系统封装原理与技术[M] ．北京：电子工业出版社，2006．113-124[4]姜岩峰，张常年译．电子制造技术[M] ．北京：化学工业出版社，2005．102-108学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目半导体封装技术分析与研究一、选题的背景和意义：半导体ＩＣ技术将以高速发展的势态呈现在２１世纪。

为了降低生产成本，国际半导体制造商以及封装测试代工企业纷纷将其封装产能转移至中国，从而直接拉动了中国半导体封装产业规模的迅速扩大。

同时，中国芯片制造规模的不断扩大以及巨大且快速成长的终端电子应用市场也极大地推动了中国半导体封装产业的成长。

一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次根基之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。

2、芯片封装所实现的功能有传递电能;传递电路信号;提供散热途径；构造保护与支持。

3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。

4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。

5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。

6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。

7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做煤斜；；用于去除焊盘外表氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡直。

8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、陶瓷气密性封装、玻璃气密性封装。

9、薄膜工艺主要有遮射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。

10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（MOdUIe）、⅛路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。

11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。

12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。

13、DBG切割方法进展芯片处理时，首先进展在硅片正面切割一定深度切口再进展反面磨削。

14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料枯燥烧结的方法O15、芯片的外表组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。

16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。

二、名词解释1、芯片的引线键合技术（3种）是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。

多芯片封装（MCM)方案随着科技的飞速发展，电子产品对高性能、小型化和低成本的需求日益增长。

为了满足这些需求，多芯片封装（MCM）技术应运而生。

本文将详细介绍MCM方案在产业结构改革中的重要性、工作原理、实施步骤、适用范围、创新点、预期效果、收益以及优缺点，并针对下一步改进提出建议。

一、实施背景随着物联网、人工智能和5G等技术的快速发展，电子产品的复杂性和集成度不断提高。

传统的单芯片封装已经无法满足这些需求，因此需要采用多芯片封装技术，将多个芯片集成到一个封装内，以提高性能、减小体积并降低成本。

二、工作原理MCM技术是一种将多个集成电路芯片同时封装在一个封装内的制造过程。

它通过将多个芯片连接到一个共享的基板上，实现芯片之间的互连和通信。

这种技术可以显著提高电子设备的性能和可靠性，同时降低成本和体积。

三、实施计划步骤1.确定封装需求：根据产品需求确定需要封装的芯片数量、类型和封装尺寸。

2.选择合适的基板：根据封装需求选择合适的基板材料和大小，确保基板具有优良的电气性能和热稳定性。

3.芯片贴装：将多个芯片贴装到基板上，确保芯片之间的间距和连接正确。

4.芯片互联：通过金属线或其他互联技术将芯片连接到底层基板上，实现芯片之间的互连和通信。

5.封装保护：对封装体进行保护，防止外界环境对芯片产生不良影响。

6.测试与验证：对封装好的芯片进行测试和验证，确保其性能符合要求。

四、适用范围MCM技术适用于各种需要高性能、小型化和低成本的电子产品，如手机、笔记本电脑、平板电脑、服务器、交换机等。

五、创新要点MCM技术的创新点在于它将多个芯片集成到一个封装内，从而实现高性能、小型化和低成本的目标。

此外，MCM 技术还可以采用先进的互联技术，如无线互联和光互联，进一步提高芯片之间的通信速度和可靠性。

六、预期效果与收益采用MCM技术可以带来以下预期效果和收益：1.提高性能：通过将多个芯片集成到一个封装内，可以显著提高电子设备的性能和可靠性。

1.引言任何一个电子元件，不论是一个三极管还是一个集成电路（Integrated Circuit, IC），想要使用它，都需要把它连入电路里。

一个三极管，只需要在源极、漏极、栅极引出三根线就可以了，然而对于拥有上百或上千个引脚的超大规模集成电路（Very Large Scale Integration Circuit, VLSI）来说，靠这种类似于手动把连线插到面包板的过程是不可能的。

直接把IC连接到（未经封装的集成电路本体，裸片，Die）电路中也是不可能实现的，因为裸片极容易收到外界的温度、杂质和外力的影响，非常容易遭到破坏而失效。

所以电子封装的主要目的就是提供芯片与其他电子元器件的互连以实现电信号的传输，同时提供保护，以便于将芯片安装在电路系统中。

一般的半导体封装都类似于下面的结构，将裸片安装到某个基板上，裸片的引脚通过内部连接路径与基板相连，通过塑封将内部封装好后，基板再通过封装提供的外部连接路径与外部电路相连，实现内部芯片与外界的连接，就像上面两个图一样，裸Die和封装内部复杂的连接等都埋在里面，封装好后就是对外就是一些规整的引脚了。

不论是多复杂的封装，从黑盒的角度来看其实现的基本功能都是一样的，最简单的就是封装一个分立器件，给出几个引脚；复杂一点想要封装具有多个I/O 接口的IC，以及多个IC一起封装，在封装的发展过程中也发展出了很多封装类型和很多技术，比如扇出技术、扇入技术这些。

这些概念和缩写非常多，尤其是当谈到先进封装（Advanced Packaging）的时候，为了实现高密度集成以及快速信号传输这些需求，不得不在每一个地方都发展一些新的技术，很多情况下会把它们都并入到先进封装技术里来介绍，这有时候会引起一些困惑，这里主要整理一下IC封装里的互连技术。

在IC封装种几种典型的互连技术包括引线键合（Wire Bonding，WB）、载带自动焊（Tape-automated Bonding，TAB）、倒装芯片（Flip Chip，FC）、晶圆级封装（Wafer-Level Packaging，WLP）、以及硅通孔（Through Silicon Via，TSV）。

一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次基础之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。

2、芯片封装所实现的功能有传递电能；传递电路信号；提供散热途径；结构保护与支持。

3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。

4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。

5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。

6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。

7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做焊料；用于去除焊盘表面氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡膏。

8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、瓷气密性封装、玻璃气密性封装。

9、薄膜工艺主要有溅射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。

10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（Module）、电路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。

11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。

12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。

13、DBG切割方法进行芯片处理时，首先进行在硅片正面切割一定深度切口再进行背面磨削。

14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料干燥烧结的方法。

15、芯片的表面组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。

16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。

二、名词解释1、芯片的引线键合技术(3种)是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。

cob半导体封装工艺一、COB的含义COB（Chip On Board），又称芯片直接贴装技术，是一种将裸芯片直接安装在印刷电路板（PCB）上，随后进行引线键合，并利用有机胶将芯片与引线封装保护的工艺技术。

这一过程实现了芯片与电路板电极之间在电气和机械层面的连接。

COB工艺是一种与表面贴装技术（SMD）封装相区别的新型封装方式。

相较于传统工艺，COB具备较高的设备精度，封装流程简便，且间距可以做到更小。

因此，它特别适用于加工线数较多、间隙较细、面积要求较小的PCB板。

在COB工艺中，芯片在焊接压接后采用有机胶进行固化密封保护，从而确保焊点及焊线免受外界损伤，进而实现极高的可靠性。

二、COB封装的工艺流程及步骤：1.擦板：在COB工艺流程中，由于PCB等电子板上存在焊锡残渣和灰尘污渍，下一阶段的固晶和焊线等工序可能会导致不良产品增多和报废。

为解决此问题，厂家需对电子线路板进行清洁。

2.固晶：传统工艺采用点胶机或手动点胶，在PCB印刷线路板的IC位置上涂上适量红胶，再用真空吸笔或镊子将IC裸片正确放置在红胶上。

3.烘干：将涂好红胶的裸片放入热循环烘箱中烘烤一段时间，也可自然固化（时间较长）。

4.绑定：采用铝丝焊线机，将晶片（如LED晶粒或IC芯片）与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即COB的内引线焊接。

5. 前测：使用专用检测工具（根据COB不同用途选择不同设备，简单的高精密度稳压电源）检测COB板，对不合格的板子进行重新返修。

6.封胶：将适量黑胶涂在绑定好的晶粒上，并根据客户要求进行外观封装。

7.固化：将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，可根据要求设定不同的烘干时间。

8.测试：采用专用检测工具对封装好的PCB印刷线路板进行电气性能测试，以区分好坏优劣。

相较于其他封装技术，COB技术具有价格低（仅为同芯片的1/3左右）、节约空间、工艺成熟等优势，因此在半导体封装领域得到广泛应用。

三、主要焊接方法1、热压焊：此方法通过加热和加压力使金属丝与焊区紧密结合。

芯片粘接技术一、概述芯片粘接技术是一种将芯片与基板连接在一起的技术，常用于半导体封装和集成电路制造中。

它能够提高芯片的可靠性和稳定性，同时也可以实现更小型化、更高密度的封装。

二、芯片粘接方法1. 焊接法焊接法是最常用的芯片粘接方法之一，它将芯片与基板通过焊点连接在一起。

焊点可以分为金属焊点和锡球焊点两种类型。

金属焊点适合于大功率器件和高温环境下使用，而锡球焊点则适合于小功率器件和低温环境下使用。

2. 粘贴法粘贴法是另一种常用的芯片粘接方法，它使用粘合剂将芯片与基板连接在一起。

常见的粘合剂有环氧树脂、聚氨酯等。

这种方法优点是成本低、易于操作，缺点是可靠性较差。

3. 压合法压合法是将芯片与基板放在一起，在高压下进行连接。

这种方法可以保证连接质量，但需要特殊设备进行操作。

三、芯片粘接工艺流程1. 表面处理表面处理是芯片粘接的第一步，它可以提高连接质量。

常见的表面处理方法有金属化、去氧化、清洗等。

2. 粘接剂涂布将粘接剂涂布在基板上，注意要均匀涂布，避免出现气泡和空隙。

3. 芯片定位将芯片放在基板上，并进行定位。

定位需要非常准确，否则会影响连接质量。

4. 压合或焊接根据具体情况选择压合或焊接方法进行连接。

需要注意的是，在操作过程中要控制好温度和压力，避免芯片损坏。

5. 固化连接完成后，需要对粘合剂进行固化处理。

固化时间和温度需要按照粘合剂的要求进行控制。

6. 检验完成连接后，需要进行检验，确保连接质量符合要求。

四、芯片粘接技术应用芯片粘接技术广泛应用于半导体封装和集成电路制造中。

它可以实现更小型化、更高密度的封装，提高产品性能和可靠性。

同时也可以应用于MEMS器件、光电器件等领域。

五、总结芯片粘接技术是一种重要的连接技术，它可以提高产品性能和可靠性，实现更小型化、更高密度的封装。

在操作过程中需要注意控制好温度和压力，确保连接质量符合要求。

（Finish Goods）入库所组成。

半导体器件制作工艺分为前道和后道工序，晶圆制造和测试被称为前道（Front End）工序，而芯片的封装、测试及成品入库则被称为后道（Back End）工序，前道和后道一般在不同的工厂分开处理。

前道工序是从整块硅圆片入手经多次重复的制膜、氧化、扩散，包括照相制版和光刻等工序，制成三极管、集成电路等半导体元件及电极等，开发材料的电子功能，以实现所要求的元器件特性。

后道工序是从由硅圆片分切好的一个一个的芯片入手，进行装片、固定、键合联接、塑料灌封、引出接线端子、按印检查等工序，完成作为器件、部件的封装体，以确保元器件的可靠性，并便于与外电路联接。

1.半导体制造工艺和流程1.1晶圆制造晶圆制造主要是在晶圆上制作电路与镶嵌电子元件（如电晶体、电容、逻辑闸等），是所需技术最复杂且资金投入最多的过程。

以微处理器为例，其所需处理步骤可达数百道，而且所需加工机器先进且昂贵。

虽然详细的处理程序是随着产品种类和使用技术的变化而不断变化，但其基本处理步骤通常是晶圆先经过适当的清洗之后，接着进行氧化及沉积处理，最后进行微影、蚀刻及离子植入等反复步骤，最终完成晶圆上电路的加工与制作。

1.2 晶圆测试晶圆经过划片工艺后，表面上会形成一道一道小格，每个小格就是一个晶片或晶粒（Die），即一个独立的集成电路。

在一般情况下，一个晶圆上制作的晶片具有相同的规格，但是也有可能在同一个晶圆上制作规格等级不同的晶片。

晶圆测试要完成两个工作：一是对每一个晶片进行验收测试，通过针测仪器（Probe）检测每个晶片是否合格，不合格的晶片会被标上记号，以便在切割晶圆的时候将不合格晶片筛选出来；二是对每个晶片进行电气特性（如功率等）检测和分组，并作相应的区分标记。

1.3 芯片封装首先，将切割好的晶片用胶水贴装到框架衬垫（Substrate）上；其次，利用超细的金属导线或者导电性树脂将晶片的接合焊盘连接到框架衬垫的引脚，使晶片与外部电路相连，构成特定规格的集成电路芯片（Bin）；最后对独立的芯片用塑料外壳加以封装保护，以保护芯片元件免受外力损坏。

贴片芯片的焊接方法
贴片芯片的焊接方法主要有以下几种：
1. 表面贴装（SMT）焊接：将贴片芯片放置在印刷电路板（PCB）上，然后使用热风炉或者回流焊炉进行焊接。

焊接时，先涂上焊膏，然后将贴片芯片放置在正确的位置上，最后通过加热使焊膏熔化，将芯片连接到PCB上。

2. 热风焊接：该方法使用热风枪，将热风直接喷向芯片和焊点之间的连接区域。

热风会加热焊点，使焊膏熔化，从而实现芯片与PCB的连接。

3. 红外焊接：该方法使用红外线加热来熔化焊膏。

焊接时，将PCB和贴片芯片放置在红外线加热器的下方，红外线会将焊
膏加热至熔点，从而实现焊接。

4. 露点焊接：该方法将贴片芯片的引脚沿着焊盘对准PCB上
的焊盘，然后通过加热使焊膏熔化，将芯片焊接到PCB上。

在加热的同时，引脚和焊盘之间的空隙保持一定的距离，称为露点。

这些方法根据具体的应用和设备要求可以选择不同的焊接方式。