半导体制造之封装技术 PPT

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《芯片封装详细图解》PPT课件

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金属封装
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IC Package （IC的封装形式）
• 按与PCB板的连接方式划分为：
PTH
PTH-Pin Through Hole, 通孔式； SMT-Surface Mount Technology，表面贴装式。目前市面上大部分IC均采为SMT式的
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SMT SMT
W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。
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FOL– Wire Bonding 引线焊接
Key Words：
Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊点；
➢同时，出于成本考虑，目前有采用铜线和铝线工艺的。优点是成本降低，同时工艺难度加大，良率降低；
➢线径决定可传导的电流；0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；
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Raw Material in Assembly(封装原材料)
【Mold Compound】塑封料/环氧树脂
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IC Package （IC的封装形式）
Package--封装体：
➢指芯片（Die）和不同类型的框架（L/F）和塑封料（EMC）形成的不同外形的封装体。
➢IC Package种类很多，可以按以下标准分类：
• 按封装材料划分为：金属封装、陶瓷封装、塑料封装 • 按照和PCB板连接方式分为： PTH封装和SMT封装 • 按照封装外型可分为： SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；

半导体封装流程 ppt课件

第四，可靠性：任何封装都需要形成一定的可靠性，这是整个封装工艺中最重要的衡量指标。原始的芯片离开特定的生存环境后就会损毁，需要封装。芯片的工作寿命，主要决于对封装材料和封装工艺的选择。
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半导体封装流程
Customer 客户
IC Design IC设计
SMT IC组装
Wafer Fab 晶圆制造
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半导体封装流程
第一，保护：半导体芯片的生产车间都有非常严格的生产条件控制，恒定的温度（230±3℃）、恒定的湿度（50±10% ）、严格的空气尘埃颗粒度控制（一般介于1K到10K）及严格的静电保护措施，裸露的装芯片只有在这种严格的环境控制下才不会失效。但是，我们所生活的周围环境完全不可能具备这种条件，低温可能会有-40℃、高温可能会有60℃、湿度可能达到100%，如果是汽车产品，其工作温度可能高达120℃以上，为了要保护芯片，所以我们需要封装。
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半导体封装流程
【Lead Frame】引线框架
➢提供电路连接和Die的固定作用； ➢主要材料为铜，会在上面进行镀银、
NiPdAu等材料； ➢L/F的制程有Etch和Stamp两种； ➢易氧化，存放于氮气柜中，湿度小于40%RH; ➢除了BGA和CSP外，其他Package都会采用Lead Frame，
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半导体封装流程
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半导体封装流程
一、概念
半导体芯片封装是指利用膜技术及细微加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布局、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，构成整体立体结构的工艺。此概念为狭义的封装定义。更广义的封装是指封装工程，将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。将前面的两个定义结合起来构成广义的封装概念。

半导体制造之封装技术

封装发展的阶段
第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）。表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引出，节距为 1.27到0.4mm，适合于3-300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，通过细微的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载体）等。它们的主要优点是引线细、短，间距小，封装密度提高；电气性能提高；体积小，重量轻；易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I/O数以及电路频率方面还是难以满足ASIC、微处理器发展的需要。
封装发展的阶段
半导体行业对芯片封装技术水平的划分存在不同的标准，目前国内比较通行的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分，总体来讲，集成电路封装封装技术的发展可分为四个阶段：第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）。封装的主要技术是针脚插装（PTH），其特点是插孔安装到PCB上，主要形式有 SIP、DIP、PGA，它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化生产的要求。
封装的性能要求
封装
电源分配信号分配散热 Nhomakorabea道机械支撑
环境保护
封装的技术层次
三级封装母板第四层次：将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。
二级封装
PWB或卡
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。
一级封装
多芯片组件
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。
PCB置于传送链上，经某一特定的角度以及一定的进入深度穿过焊料波峰而实现焊点的焊接过程。

半导体封装制程及其设备介绍-PPT

Substrate
Solder paste pringting
Stencil
Chip shooting
Nozzle Capacitor
Reflow Oven
Hot wind
DI water cleaning
Automatic optical
inpection
DI water
Camera
PAD PAD
Wafer tape
Back Grind
Wafer Detape
Wafer Saw
Inline Grinding & Polish -- Accretech PG300RM
Coarse Grind 90%
Fine Grind 10%
Centrifugal Clean
Alignment & Centering
Die distance Uniformity
4。PICKING UP
3。EXPANDING
No contamination
TAPE ELONGATION
WEAK ADHESION
3.Grinding 辅助设备
A Wafer Thickness Measurement 厚度测量仪一般有接触式和非接触式光学测量仪两种；
Solder paste
Die Prepare(芯片预处理) To Grind the wafer to target thickness then separate to single chip
---包括来片目检(Wafer Incoming), 贴膜(Wafer Tape),磨片(Back Grind),剥膜(Detape),贴片(Wafer Mount),切割(Wafer Saw)等系列工序,使芯片达到工艺所要求的形状,厚度和尺寸,并经过芯片目检(DVI)检测出所有由于芯片生产,分类或处理不当造成的废品.

半导体封装制程及其设备介绍74页PPT

பைடு நூலகம்
半导体封装制程及其设备介绍
36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

半导体封装工艺介绍ppt

详细描述
静电放电
半导体封装工艺发展趋势和挑战
05
将多个芯片集成到一个封装内，提高封装内的功能密度。
集成化封装
利用硅通孔（TSV）等先进技术实现芯片间的三维互连，提高封装性能。
2.5D封装技术
将多个芯片通过上下堆叠方式实现三维集成，提高封装体积利用率和信号传输速度。
3D封装技术
技术创新与发展趋势
详细描述
金属封装是将半导体芯片放置在金属基板的中心位置，然后通过引线将芯片与基板连接起来，最后对整个封装体进行密封。由于其高可靠性、高导热性等特点，金属封装被广泛应用于功率器件、高温环境等领域。
金属封装
总结词
低成本、易于集成
详细描述
塑料封装是将半导体芯片放置在塑料基板的中心位置，然后通过引线将芯片与基板连接起来，最后对整个封装体进行密封。由于其低成本、易于集成等特点，塑料封装被广泛应用于民用电子产品等领域。
半导体封装工艺中常见问题及解决方案
04
VS
机械损伤是半导体封装工艺中常见的问题之一，由于封装过程中使用到的材料和结构的脆弱性，机械损伤往往会导致封装失效。
详细描述
机械损伤包括划伤、裂纹、弯曲、断裂等情况，这些损伤会影响半导体的性能和可靠性，甚至会导致产品失效。针对这些问题，可以采取一系列预防措施，如使用保护膜保护芯片、优化封装结构、控制操作力度和避免不必要的搬动等。
腐蚀和氧化
静电放电是半导体封装工艺中常见的问题之一，由于静电的存在，会导致半导体器件的损伤或破坏。
总结词
静电放电是指由于静电积累而产生的放电现象，它会对半导体器件造成严重的危害，如电路短路、器件损坏等。为了解决这个问题，可以在工艺过程中采取一系列防静电措施，如接地、使用防静电设备和材料、进行静电测试等。同时，还可以在设计和制造阶段采取措施，如增加半导体器件的静电耐受性、优化电路设计等。

IC-封装技术 ppt课件

QFN(1.0mil) TQFN(0.8mil)
DFN(1.0mil) TDFN(0.8mil)
KPAK
Saw
PPT课件
Punch
13
DIP
SOP
MSOP
SSOP
பைடு நூலகம்
TSSOP
SOP
SOP-P
SSOP
Mini-SOP TSSOP
SOP-Exposed pad PPT课件
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LQFP(1.6mm) TQFP(1.2mm)
• BGA/PBA: Ball/ Pin Grid Array
• TAB: Tape Automated BondingPPT课件
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封裝體外型簡介
雙排引腳封裝 (DIP)
單排引腳封裝 (SIP)
薄小外形輪廓封裝 (TSOP)
四方扁平封裝 (QFP)
有引腳晶片塑膠載器 (PLCC)
PPT课件
無引腳晶片載器 (LCC)
PPT课件
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PPT课件
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IC封裝流程:晶圓研磨(Wafer grinding)
製程目的:將晶片從背面磨至適當厚度,以符合相關封裝體之需求.
研磨目的
1.防止翹曲(Warpage)
2.平衡上下模流,防止灌不滿或保護層剝離
3.薄型封裝需求:DIP--不磨; PLCC,QFP--19mil; TSOP,TQFP--12mil
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SOT-23(1.45mm) 3,5,6,8L TSOT-23(0.8mm)
JSOT 6,8L
SOT-89 3,5L
SOT-223 3L
廠內封裝體
SC-70 3L5L
PPT课件
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TO-220 3L,5L

第13章-先进封装技术PPT课件

①相当于裸片大小的小型组件（在最后工序切割分片）； ②以圆片为单位的加工成本（圆片成本率同步成本）； ③加工精度高（由于圆片的平坦性、精度的稳定性）。
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35
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5、薄膜型CSP
❖ 薄膜型CSP：由日本三菱电机公司开发的CSP结构如图6所示。它主要由IC芯片、模塑的树脂和凸点等构成。芯片上的焊区通过在芯片上的金属布线与凸点实现互连，整个芯片浇铸在树脂上，只留下外部触点。这种结构可实现很高的引脚数，有利于提高芯片的电学性能、减少封装尺寸、提高可靠性，完全可以满足储存器、高频器件和逻辑器件的高 I/O数需求。同时由于它无引线框架和焊丝等，体积特别小，提高了封装效率。
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CSP的基本结构
❖ CSP的结构主要有4部分：IC芯片，互连层，焊球（或凸点、焊柱），保护层。互连层是通过载带自动焊接（TAB）、引线键合（WB）、倒装芯片（FC）等方法来实现芯片与焊球（或凸点、焊柱）之间内部连接的，是CSP封装的关键组成部分。CSP的典型结构如下图所示。
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第13章
先进封装技术
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1
主要内容
❖ BGA ❖ CSP ❖ FC技术 ❖ WLP技术 ❖ MCM封装与三维封装
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目前的先进封装技术包含了单芯片封装的改进和多芯片集成的创新两大方面。主要包括：
（1）以适应芯片性能并提高互联封装效率的BGA封装
（2）以提高芯片有效面积的芯片尺寸封装(CSP)
（3）以减少制造环节和提高生产效率的晶圆级封装（ WLP）
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FC技术定义
❖ ＦＣ是芯片有源区面对基板，直接通过芯片上呈阵列排列的凸点来实现芯片与衬底（或电路板）的互连。由于芯片以倒扣方式安装到衬底上，故称为“倒装芯片” （Flip-Chip）。

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信号分配
散热通道
机械支撑
环境保护
封装的技术层次
三级封装
母板
第四层次：将数个子系统组装成为一个完整电子产品的工艺过程。
二级封装
PWB或卡
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。
一级封装
多芯片组件第二层次：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。
封装工艺流程
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2TAB载带制作技术3载带引线与芯片凸点的内引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。 13.减薄后的芯片有如下优点：1、薄的芯片更有利于散热；2、减小芯片封装体积；3、提高机械性能、硅片减薄、其柔韧性越好，受外力冲击引起的应力也越小；4、晶片的厚度越薄，元件之间的连线也越短，元件导通电阻将越低，信号延迟时间越短，从而实现更高的性能；5、减轻划片加工量减薄以后再切割，可以减小划片加工量，降低芯片崩片的发生率。
它们的主要优点是引线细、短，间距小，封装密度提高；电气性能提高；体积小，重量轻；易于自动化生产。它们所存在的不足之处是在封装密度、I/O数以及电路频率方面还是难以满足ASIC、微处理器发展的需要。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
封装发展的阶段
第三阶段：20世纪90年代出现了第二次飞跃，进入了面积阵列封装时代。该阶段主要的封装形式有焊球阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、无引线四边扁平封装（PQFN）、多芯片组件（MCM）。BGA技术使得在封装中占有较大体积和重量的管脚被焊球所替代，芯片与系统之间的连接距离大大缩短，BGA技术的成功开发，使得一直滞后于芯片发展的封装终于跟上芯片发展的步伐。CSP技术解决了长期存在的芯片小而封装大的根本矛盾，引发了一场集成电路封装技术的革命。
电子封装工程：将基板、芯片封装体和分立器件等要素，按电子整机要求进行连接和装配，实现一定电气、物理性能，转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。
封装的作用：集成电路封装能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。封装Leabharlann 性能要求封装电源分配
半导体制造之封装技术
说明：封装测试占微电子器件成本的三分之一
封装定义：最初的定义是保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。
芯片封装：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。
零级封装
芯片互连
第一层次：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。
封装的分类
1、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； 2、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； 3、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； 4、按照引脚分布形态区分，封装元器件有：单边引脚，双边引脚，四边引脚，底部引脚四种。 5、常见的单边引脚有：单列式封装与交叉引脚式封装； 6、双边引脚元器件有：双列式封装小型化封装； 7、四边引脚有四边扁平封装； 8、底部引脚有金属罐式与点阵列式封装。
封装发展的阶段
第四阶段：进入21世纪，迎来了微电子封装技术堆叠式封装时代，它在封装观念上发生了革命性的变化，从原来的封装元件概念演变成封装系统。
3D晶片堆叠技术
堆叠式存储模块
目前，以全球半导体封装的主流正处在第三阶段的成熟期，PQFN和BGA等主要封装技术进行大规模生产，部分产品已开始在向第四阶段发展。
微机电系统（MEMS）芯片就是采用堆叠式的三维封装。
封装工艺流程
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。共晶粘贴法：利用金-硅合金（一般是69%Au，31%的Si），363度时的共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。
封装发展的阶段
半导体行业对芯片封装技术水平的划分存在不同的标准，目前国内比较通行的标准是采取封装芯片与基板的连接方式来划分，总体来讲，集成电路封装封装技术的发展可分为四个阶段：
第一阶段：20世纪80年代以前（插孔原件时代）。封装的主要技术是针脚插装（PTH），其特点是插孔安装到PCB上，主要形式有 SIP、DIP、PGA，它们的不足之处是密度、频率难以提高，难以满足高效自动化生产的要求。
封装发展的阶段
第二阶段：20世纪80年代中期（表面贴装时代）。表面贴装封装的主要特点是引线代替针脚，引线为翼形或丁形，两边或四边引出，节距为 1.27到0.4mm，适合于3-300条引线，表面贴装技术改变了传统的PTH插装形式，通过细微的引线将集成电路贴装到PCB板上。主要形式为SOP（小外型封装）、PLCC（塑料有引线片式载体）、PQFP（塑料四边引线扁平封装）、J型引线QFJ和SOJ、LCCC（无引线陶瓷芯片载体）等。