微电子封装技术作业(一)
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微电子封装技术知到章节测试答案智慧树2023年最新潍坊学院第一章测试1.封装会使芯片包裹的更加紧实,因此提供散热途径不是芯片封装要实现的功能。
()参考答案:错2.按照封装中组合使用的集成电路芯片的数目,芯片封装可以分为单芯片封装和多芯片封装两类。
()参考答案:对3.按照针脚排列方式的不同,针栅排列可以提供较高的封装密度,其引脚形式为()。
参考答案:底部引脚形态4.针栅阵列式封装的引脚分布形态属于()。
参考答案:底部引脚5.集成电路的零级封装,主要是实现()。
参考答案:芯片内部器件的互连;芯片内部不同功能电路的连接第二章测试1.硅晶圆可以直接用来制造IC芯片而无需经过减薄处理工艺。
()参考答案:错2.当金-硅的质量分数为69%和31%时能够实现共熔,且共熔温度最低。
()参考答案:对3.玻璃胶粘贴法仅适用于()。
参考答案:陶瓷封装4.以下芯片互连方式,具有最小的封装引线电容的是()。
参考答案:FC焊接5.集成电路芯片封装的工序一般可分为()。
参考答案:前道工序;后道工序第三章测试1.轴向喷洒涂胶工艺的缺点为成品易受到水气侵袭。
()参考答案:对2.碳化硅是半导体,因此它不能作为陶瓷封装的材料。
()参考答案:错3.陶瓷封装工艺首要的步骤是浆料的制备,浆料成分包含了无机材料和()。
参考答案:有机材料4.金属封装所使用的的材料除了可达到良好的密封性之外,还可提供良好的热传导及()。
参考答案:电屏蔽5.降低密封腔体内部水分的主要途径有以下几种()。
参考答案:采取合理的预烘工艺;尽量降低保护气体的湿度;避免烘烤后管壳重新接触室内大气环境第四章测试1.双列直插封装的引脚数可达1000以上。
()参考答案:错2.球栅阵列封装形式的芯片无法返修。
()参考答案:错3.以下封装方式中,具有工业自动化程度高、工艺简单、容易实现量产的封装形式为()。
参考答案:塑料双列直插式封装4.载带球栅阵列封装所用的焊球,其成分为()。
参考答案:90%Pb-10%Sn5.陶瓷熔封双列直插式封装结构简单,其三个基本零部件为()。
晶圆级封装(WLP)方案一、实施背景随着微电子产业的快速发展,封装技术正面临着严峻的挑战。
传统的封装技术由于尺寸大、电性能和热性能较差等问题,已经难以满足高性能集成电路的封装需求。
而晶圆级封装(WLP)技术的出现,为产业结构的改革提供了新的解决方案。
二、工作原理晶圆级封装(WLP)是一种将集成电路直接封装在晶圆片上的技术。
它通过在晶圆片上制造出多个集成电路,然后通过切割和封装,将这些集成电路分别封装在独立的封装体中。
具体来说,WLP技术首先在晶圆片上制造出多个集成电路,这些集成电路可以是数字电路、模拟电路、混合信号电路等。
然后,使用切割机将晶圆片切割成单个集成电路,再将这些集成电路分别封装在独立的封装体中。
三、实施计划步骤1.设备采购:需要采购制造集成电路所需的设备,如光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等。
2.工艺研发:需要研发适合WLP技术的制造工艺,包括光刻工艺、刻蚀工艺、薄膜沉积工艺等。
3.样品制作:在研发阶段,需要制作样品以验证工艺的可行性。
4.测试与验证:对制作的样品进行测试和验证,确保其性能符合要求。
5.批量生产:当样品测试通过后,可以开始批量生产。
四、适用范围WLP技术适用于各种高性能集成电路的封装,如CPU、GPU、FPGA等。
它具有以下优点:1.体积小:由于WLP技术将集成电路直接封装在晶圆片上,因此可以大大减小封装体积。
2.电性能和热性能优异:WLP技术可以提供更好的电性能和热性能,从而提高集成电路的性能和可靠性。
3.制造成本低:由于WLP技术可以在晶圆片上制造多个集成电路,因此可以分摊制造成本,降低单个集成电路的制造成本。
4.可扩展性强:WLP技术可以轻松扩展到更大的晶圆尺寸和更高的产量。
五、创新要点1.制造工艺的创新:WLP技术需要研发适合其特点的制造工艺,包括光刻工艺、刻蚀工艺、薄膜沉积工艺等。
2.封装技术的创新:WLP技术需要开发新的封装技术,以实现集成电路的高性能、小型化和可靠性。
《微电子封装技术》实验指导书适用专业:微电子制造工程桂林电子科技大学目录实验一BGA返修实验 (1)实验二引线键合实验 (11)1实验一 BGA返修实验一、 实验目的和意义1.实验目的①通过实验使学生进一步地了解BGA CSP/QFP的检测与返修的工艺流程。
②掌握现有返修台和AOI(自动光学检测仪)的结构原理、使用性能和操作方法。
③通过实验使学生对BGA CSP/QFP的检测与返技术有更深一层了解。
2.实验的意义随着BGA封装器件的出现并大量进入市场,针对高封装密度、焊点不可见等特点,电子制造厂商要控制BGAs的焊装质量,需充分运用高科技工具和手段,通过使用新的工艺方法,采用与之相适应、相匹配的检测手段,进一步提高BGAs的焊装质量的检测技术水平。
只有这样,生产过程中的质量问题才能得到控制。
同时,把在检测过程中反映出来的问题反馈直接到生产工艺中去加以解决,将会大大地减少返修工作量。
学生通过实验,进一步地了解、掌握BGAs的焊装质量检测技术,为今后工作打下良好基础。
二、 实验内容和要求1.掌握IR550A型返修台的基本组成。
2.了解并掌握BGA CSP/QFP返修工艺技术的内容及其特点。
3.了解并熟悉现有仪器设备的工作原理及其使用性能和操作方法。
4.了解并掌握在实际生产中,成品电路板(PCP)常见的问题。
5.了解BGA焊球植球的工艺流程。
6.了解BGA焊后如何进行质量检测。
三、 实验仪器与设备1、IR550A型的返修台 1台2、AOI-X-Ray-SCOPE 1台3、PCB板 若干块4、BGA芯片 若干颗5、锡求模具 1套6、吸锡带 1卷7、免清洗的助焊膏 1支8、植球专用镊子 1把四、仪器设备的原理和特点本实验室目前现有的返修台是由德国埃莎公司生产的IR550A型的红外返修台。
在80年代后期的相当一段时期内,大多数红外回流焊设备都是被热风回流焊设备所替代。
在红外回流焊设备中,其主要功能是对整块电路板进行焊接,由于板子、元器件、引脚等不同颜色对红外辐射的吸收率和反射率是不同的,以致造成电路板上各元器件的热量分布不均匀,焊接质量难予保证,这就是红外辐射加热的色敏现象。
微电子封装技术范文
一、简介
微电子封装技术是指用于将微电子元件和集成电路封装在一起,作为
一个完整的系统的技术。
它主要用于控制电子元件、模块的显示、操作、
维护、安装等。
该技术的实现,一般是通过把封装后的微电子元件或集成
电路组装成一个模块,并安装到一个安装面板上,使其与外部连接成为一
个完整的系统。
二、特点
1、电子性能好:微电子封装技术一般采用材料的灵活性,能够有效
地改善电子产品的性能,从而满足用户对性能要求。
2、可靠性高:由于微电子封装技术能够改善电子器件的可靠性,因
此可以使得产品的可靠性得到很大的提高。
3、易于操作:由于封装技术能够把电子元件或集成电路组装成完整
的模块,并且这些模块能够很容易地安装在一个安装面板上,使得电子设
备的操作变得非常简单方便,而且能够减少维护和检修的工作量。
4、减少占地面积:由于所有的电子元件可以放在一个封装模块上,
因此减少了电子设备的占地面积,从而能够减少电子设备的安装空间。
三、流程
1、封装结构设计:在这一步中,先根据电路的功能需求,确定封装
的结构形状,包括封装件的结构、位置和定位方式等。
2、封装制造:根据设计的封装结构,使用压力铸造机、电子焊接机、注塑机等机械。
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微电子封装答案微电子封装第一章绪论1、微电子封装技术的发展特点是什么?发展趋势怎样?(P8、9页)答:特点:(1)微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展,引脚由四边引出向面阵排列发展。
(2)微电子封装向表面安装式封装发展,以适合表面安装技术。
(3)从陶瓷封装向塑料封装发展。
(4)从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。
发展趋势:(1)微电子封装具有的I/O引脚数将更多。
(2)微电子封装应具有更高的电性能和热性能。
(3)微电子封装将更轻、更薄、更小。
(4)微电子封装将更便于安装、使用和返修。
(5)微电子封装的可靠性会更高。
(6)微电子封装的性能价格比会更高,而成本却更低,达到物美价廉。
2、微电子封装可以分为哪三个层次(级别)?并简单说明其内容。
(P15~18页)答:(1)一级微电子封装技术把IC芯片封装起来,同时用芯片互连技术连接起来,成为电子元器件或组件。
(2)二级微电子封装技术这一级封装技术实际上是组装。
将上一级各种类型的电子元器件安装到基板上。
(3)三级微电子封装技术由二级组装的各个插板安装在一个更大的母板上构成,是一种立体组装技术。
3、微电子封装有哪些功能?(P19页)答:1、电源分配2、信号分配3、散热通道4、机械支撑5、环境保护4、芯片粘接方法分为哪几类?粘接的介质有何不同(成分)?。
(P12页)答:(1)Au-Si合金共熔法(共晶型) 成分:芯片背面淀积Au层,基板上也要有金属化层(一般为Au或Pd-Ag)。
(2)Pb-Sn合金片焊接法(点锡型) 成分:芯片背面用Au层或Ni层均可,基板导体除Au、Pd-Ag外,也可用Cu(3)导电胶粘接法(点浆型) 成分:导电胶(含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。
)(4)有机树脂基粘接法(点胶型) 成分:有机树脂基(低应力且要必须去除α粒子)5、简述共晶型芯片固晶机(粘片机)主要组成部分及其功能。
答:系统组成部分:1 机械传动系统2 运动控制系统3 图像识别(PR)系统4 气动/真空系统5 温控系统6、和共晶型相比,点浆型芯片固晶机(粘片机)在各组成部分及其功能的主要不同在哪里?答:名词解释:取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶第二章芯片互连技术1、芯片互连的方法主要分为哪几类?各有什么特点?(P13页)答:(1)引线键合(WB)特点:焊接灵活方便,焊点强度高,通常能满足70um以上芯片悍区尺寸和节距的焊接需要。
第1章:绪论微电子封装技术中常用封装术语英文缩写的中文名称。
主要封装形式: DIP、QFP(J)、PGA、PLCC、.SOP(J)、SOT、SMC/D BGA CCGA、KGD、CSP、DIP:双列直插式封装QFP(J):四边引脚扁平封装PGA:针栅阵列封装PLCC:塑料有引脚片式载体SOP(J): IC 小外形封装.SOT:小外形晶体管封装SMC/D:表面安装元器件BGA:焊球阵列封装CCGA:陶瓷焊柱阵列封装KGD:优质芯片(己知合格芯片)CSP:芯片级封装MC主要封装工艺技术: WB、TAB、FCB、OLB、ILB、C4、UBM、SMT、THT、COB、COG等。
M(P)、WLP等。
WB:引线键合TAB:载带自动焊FCB:倒装焊OLB:外引线焊接.ILB:内引线焊接C4:可控塌陷芯片连接UBM:凸点下金属化SMT:表面贴装技术THT:通孔插装技术COB:板上芯片COG:玻璃上芯片M(P):WLP:圆片级封装不同的封装材料: C、P等。
C:陶瓷封装P:塑料封装T:薄型F:窄节距B:带保护垫简写的名字DIP:双列直插式封装QFP:四边扁平封装BGA:焊球阵列封装MCP:多芯片封装/金属罐式封装MCM:多芯片组件3.芯片封装实现的5个功能。
(1)电能传输,主要是指电源电压的分配和导通。
电子封装首先要接通电源,使芯片与电路导通电流。
其次,微电子封装的不同部位所需的电压有所不同,要能将不同部位的电压分配适当,以减少电压的不必要损耗,这在多层布线基本上尤为重要,同时,还要考虑接地线的分配问题。
(2)信号传递,主要是要使电信号的延迟尽可能的小,在布线时要尽可能的使信号线与芯片的互连路径以及通过封装的I/O接口引出的路径达到最短。
对于高频信号,还要考虑到信号间的串扰,以进行合理的信号分配布线和接地线的分配。
(3)提供散热途径,主要是指各芯片封装要考虑元器件、部件长时间工作时如何将聚集的热量散发出去的问题。
《微电子封装技术》试卷标准答案一、填空题(每空2分,共40分)1、膜技术2、粘度3、金属氧化物4、金属5、转移成型技术6、软式印制电路板7、极性/非离子污染8、热膨胀系数9、倒线10、可靠性11、陶瓷球栅阵列12、预型片13、打线键合14、光刻工艺15、挥发性物质16、四边引脚17、凸点18、功能相19、收缩20、倒装芯片。
二、简答题(每小题6分,共30分)1、答:一般可将厚膜浆料分为:聚合物厚膜、难熔材料厚膜与金属陶瓷厚膜三种类型。
…………………………………………2分传统的金属陶瓷厚膜包括4种成分,分别为:(1)有效物质:确定膜的功能,即确定膜为导体、介质层、电阻。
…………………………………………1分(2)粘贴成分:提供与基板的粘贴以及使有效物质颗粒保持悬浮状态的基体。
…………………………………………1分(3)有机粘贴剂:提供丝网印刷印制的合适流动性能。
…………………………………………1分(4)溶剂或稀释剂:它决定运载剂的粘度。
…………………………………………1分2、答:(1)传递电能,主要是电源电压的分配和导通。
(2)传递电信号,主要是将电信号的延迟尽可能减小,在布线时应尽可能使信号线与芯片的互联路径以及通过封装的I/O接口引出的路径达到最短。
(3)提供散热途径,主要是指各种芯片封装都要考虑元器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散失的问题。
(4)提供结构保护与支撑,主要是指芯片封装的机械可靠性。
…………………………………………6分3、答:工艺流程如下:……………………3分先划片后减薄:即在背面磨削之前先将硅片的正面切割出一定深度的切口,然后再进行背面磨削;减薄划片:即在减薄之前先用机械的或化学的方法切割出切口,然后用磨削的方法减薄到一定厚度以后,采用常压等离子体腐蚀去除剩余加工量,实现裸芯片的自动分离。
……………………3分4、答:工艺流程如下:PCB板覆铜箔——镀胶(光刻胶,正胶或负胶)——曝光(利用掩膜板,正胶的掩膜板和实际电路模型一样,负胶的掩膜板则是实际电路外地线路模型)——显影(显出实际电路图型,以正胶为例)——镀锡(保护实际电路防止污染)——去胶(显出非电路部分的铜箔,实际电路被锡覆盖)——刻蚀(刻蚀掉非线路部分的铜箔)——去锡(显出实际电路图形)。
塑料封装成型的主要方法有哪些?选择封装塑料时应注意哪些原则?第二问还没有写塑料封装的成型方法有滴涂法、浸渍涂敷法、填充法、浇铸法和递模成型法。
应根据封装的对象、可靠性水平和生产批量的不同选用合适的成型方法。
滴涂法:用滴管把液体树脂滴涂到键合后的芯片上,经加热后固化成型,又称软封装。
滴涂法工艺操作简单,成本低,不需要专用的封装设备和模具,适用于多品种小批量生产,但封装的可靠性差,封装外形尺寸不一致,不适合大批量生产。
浸渍涂敷法:把元、器件待封装部位浸渍到树脂溶液中,使树脂包封在其表面,经加热固化成型。
浸渍涂敷法工艺操作筒单,成本低,不需要专用的封装设备和模具,但封装的可筹性差,封装外形不一致,表面浸渍的树脂量不易均匀。
填充法:把元器件待封装部位放入外壳(塑料或金属壳)内,再用液体树脂填平经加热固化成。
填充法工艺操作简单,成本低,防潮性能好,适合选用不同材料的外壳,但生产效率较低,树脂量不易控制,且可靠性差。
浇铸法:把元器件待封装部位放入铸模内,用液体树脂灌满,经加热固化成型。
浇铸法成型工艺操作简单,成本低,封装外形尺寸一致,防潮性能较好,但封接后不易脱模,生产效率低,可靠性也差。
递模成型法:塑料包封机上油缸压力,通过注塑杆和包封模的注塑头、传送到被预热的模塑料上,使模塑料经浇道、浇口缓促的挤入型腔,并充满整个腔体,把芯片包封起来。
此方法称为递模成型法。
递模成型工艺操作简单,劳动强度低,封装后外形一致性好,成品率高,且耐湿性能好,适合大批量工业化生产,但一次性投资多,占用生产场地大,当更换封装品种时,需要更换专用的包封模具和辅助工具。
递模成型法是集成电路的主要封装形式。
随着IC高度集成化、芯片和封装面积的增大、封装层的薄壳化以及要求价格的进一步降低,对于模塑料提出了更高且综合性的要求,具体如下。
(以下均要修改,调整语辞)(1)成型性流动性、固化性、脱模性、模具玷污习性、金属磨耗性、材料保存性、封装外观性等。
微电子封装作业与答案麻烦各位同学在作业本上不要写上自己的名字、班级和学号,另外题目也需要抄写,答案抄的时候自己稍微改变下,谢谢!第一次作业:1.什么是摩尔定律?摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。
当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
2.什么是集成电路封装?集成电路封装不仅起到集成电路芯片内键合点与外部进行电气连接的作用,也为集成电路芯片提供了一个稳定可靠的工作环境,对集成电路芯片起到机械或环境保护的作用,从而集成电路芯片能够发挥正常的功能,并保证其具有高稳定性和可靠性。
3.请简述集成电路封装发展趋势。
I/O脚数发展趋势:朝多脚化发展 ; 几十個I/O到几百個I/O封裝厚度发展趋势:朝薄且表面贴装发展封裝大小发展趋势:朝向芯片大小封裝发展 ; CSP功能性发展趋势:朝向多功能,多芯片封裝发展; MCM第二次作业:1.简述晶圆减薄及其作用。
晶圆减薄是指按产品结构或客户的需求,将晶圆背面研磨至适当的厚度,以利于后续工序的封装。
其作用如下:1).封装的尺寸要求2).热可靠性3).降低分立器件的串联电阻4).应力释放2.请简述划片中冷却水的主要作用。
冷却切割晶圆表面以及切割缝,确保切割的品质,同时冷却刀片、延长刀片寿命,并可以帮助把切割产生的碎屑冲掉。
3.请简述划片刀的金刚石密度对划片质量的影响。
低密度划片刀能有效地对抗切割时的负载,晶圆背面崩裂小;高密度划片刀对抗切割负载性较差,切割后晶圆背面崩裂大。
第三次作业:1.什么是键合?将芯片上的焊点以极细的金属导线连接到引线框架上的对应的内引脚上,从而完成芯片上的信号与芯片外部信号的互连互通。
2.球焊中的Bond Force有什么作用?将金球或金线固定于焊线位置以便于超声能量的传播;焊线压力使金线与焊接表面紧密压合,并将金线延伸变形;金线延伸使其表面污染破裂,露出纯金;金线的纯金表面与键合表面相互接触即可发生金属间的分子键合。
1Institute of Microelectronics新型封装技术蔡坚清华大学微电子学研究所jamescai@2Institute of Microelectronics概要芯片到封装互连技术的发展 目前迅速增长的封装型式¾BGA和CSP圆片级及三维封装的发展 MEMS器件的封装SOC和SIP3Institute of Microelectronics芯片到封装互连技术的发展4Institute of Microelectronics 芯片到封装的互连技术在这里不讨论铜互连技术,事实上由于芯片上铜互连的实现,将给芯片到下一级的互连带来新的技术和热点。
针对目前和可以预见的将来新型封装的发展,倒装焊技术(Flip ChipTechnology)将成为非常重要的互连技术。
新型的倒装焊凸点技术(Bumping Method)不断推出。
5Institute of Microelectronics常用的凸点方法蒸发,Evaporation, (IBM C4 Process)SBB (Stud Bump Bonding) 电镀,Electrical plating (Solder/Au) 印刷,Stencil Printing 化学镀UBM结合印刷,Electroless Nickel UBM Paired with Stencil PrintingS2B (Single Solder Ball Placement & Laser Reflow Bumping) ……6Institute of MicroelectronicsSBB技术¾Matsushita and Fujitsu¾应用已有的引线键合设备和技术实现单个键合区的凸点,(微处理器和存储器)¾以金凸点为主(Solder bumps available as well)¾效率相对比较低(8bumps/s)7Institute of Microelectronics凸点电镀技术Electroplating Bumping作为一类成熟的工业技术,电镀在封装(微电子工业)中有非常广泛的应用,凸点技术是其中的一种。
微电⼦封装考试内容(带选择题)PLUS版第1章:绪论微电⼦封装技术中常⽤封装术语英⽂缩写的中⽂名称。
主要封装形式: DIP、QFP(J)、PGA、PLCC、. SOP(J)、SOT、SMC/D BGA CCGA、KGD、CSP、DIP:双列直插式封装QFP(J):四边引脚扁平封装PGA:针栅阵列封装PLCC:塑料有引脚⽚式载体SOP(J): IC ⼩外形封装.SOT:⼩外形晶体管封装SMC/D:表⾯安装元器件BGA:焊球阵列封装CCGA:陶瓷焊柱阵列封装KGD:优质芯⽚(⼰知合格芯⽚)CSP:芯⽚级封装MC主要封装⼯艺技术: WB、TAB、FCB、OLB、ILB、C4、UBM、SMT、THT、COB、COG等。
M(P)、WLP等。
WB:引线键合TAB:载带⾃动焊FCB:倒装焊OLB:外引线焊接.ILB:内引线焊接C4:可控塌陷芯⽚连接UBM:凸点下⾦属化SMT:表⾯贴装技术THT:通孔插装技术COB:板上芯⽚COG:玻璃上芯⽚M(P):WLP:圆⽚级封装不同的封装材料: C、P等。
C:陶瓷封装P:塑料封装T:薄型F:窄节距B:带保护垫简写的名字DIP:双列直插式封装QFP:四边扁平封装BGA:焊球阵列封装MCP:多芯⽚封装/⾦属罐式封装MCM:多芯⽚组件3.芯⽚封装实现的5个功能。
(1)电能传输,主要是指电源电压的分配和导通。
电⼦封装⾸先要接通电源,使芯⽚与电路导通电流。
其次,微电⼦封装的不同部位所需的电压有所不同,要能将不同部位的电压分配适当,以减少电压的不必要损耗,这在多层布线基本上尤为重要,同时,还要考虑接地线的分配问题。
(2)信号传递,主要是要使电信号的延迟尽可能的⼩,在布线时要尽可能的使信号线与芯⽚的互连路径以及通过封装的I/O接⼝引出的路径达到最短。
对于⾼频信号,还要考虑到信号间的串扰,以进⾏合理的信号分配布线和接地线的分配。
(3)提供散热途径,主要是指各芯⽚封装要考虑元器件、部件长时间⼯作时如何将聚集的热量散发出去的问题。
微系统封装基础作业1.a)什么是光刻胶(photoresist)?b)正性光刻胶和负性光刻胶有什么区别?蚀刻的物理过程是什么?答复:a)光刻胶:指光刻工艺中,涂覆在材料表面,经过曝光后其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。
利用这一特性,可以曝光均匀光刻胶的不同位置,然后通过显影剂获得所需图案。
b)正性光刻胶:这种光刻胶被曝光的部分易溶于显影液,未被曝光的部分难溶于显影液体负性光刻胶:它的被曝光的部分难溶于显影液,未被曝光的部分易溶于显影液。
2.什么是电介质常数?电介质常数低有什么好处?为什么有这样的好处(物理原理)?高介电常数的优点和缺点是什么?低介电常数和高介电常数材料的应用是什么(为什么在CMOS中使用高介电常数材料作为栅氧化层,通常使用什么材料)?答:介电常数是指真空中的电场强度与电介质置于电场中后的电场强度之比,也称为相对介电常数。
电介质常数低(low-k)有利于隔离器件,当器件尺寸很小的时候,器件与器件之间的间距也很小,此时寄生电容的效应变的很显著,电介质常数低的材料会降低寄生电容,从而达到更好的器件隔离效果。
当介电常数较高时,如果材料位于器件之间,器件将不能很好地隔离;然而,在其他条件不变的情况下,高介电常数的材料可以形成更大的电容,这在用作MOS管的栅极时具有重要意义:器件尺寸的减小需要降低栅极电压(否则会击穿),而在获得相同的驱动电流时,栅极电容较大,隧道效应限制了栅介质的厚度,因此有必要使用高K值的材料作为栅介质。
低电介质常数的材料通常用于降低器件间的寄生电容。
高电介质常数的材料通常用作器件的栅以避免隧道效应。
栅极材料必须是良导体,之前是重掺杂多晶硅。
随着尺寸的减小,使用了高K值的材料。
目前一些高性能CPU采用金属电极和高介电常数介质混合技术。
3.什么是基质?软基片和硬基片有什么区别?硅衬底有哪些应用?答:基板是在光刻技术中用图形蚀刻的基板。
软基板与硬基板差别在于其是否是柔性的。
硅基板可用于集成电路,太阳能电池。
第一次作业
1 写出下列缩写的英文全称和中文名称
DIP: Double In-line Package, 双列直插式组装
BGA: ball grid array, 球状矩阵排列
QFP: Quad flat Pack, 四方扁平排列
WLP: Wafer Level Package, 晶圆级封装
CSP: Chip Scale Package, 芯片级封装
LGA: Land grid array, 焊盘网格阵列
PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier, 塑料芯片载体
SOP: Standard Operation Procedure, 标准操作程序
PGA: pin grid array, 引脚阵列封装
MCM: multiple chip module, 多片模块
SIP: System in a Package, 系统封装
COB: Chip on Board, 板上芯片
DCA: Direct Chip Attach, 芯片直接贴装,同COB
MEMS: Micro-electromechanical Systems, 微电子机械系统
2 简述芯片封装实现的四种主要功能,除此之外LED封装功能。
芯片功能
(1)信号分配;(2)电源分配;(3)热耗散:使结温处于控制范围之内;(4)防护:对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护
LED器件
(2)LED器件:光转化、取光和一次配光。
3 微电子封装技术的划分层次和各层次得到的相应封装产品类别。
微电子封装技术的技术层次
第一层次:零级封装-芯片互连级(CLP)
第二层次:一级封装SCM 与MCM(Single/Multi Chip Module)
第三层次:二级封装组装成SubsystemCOB(Chip on Board)和元器件安装在基板上
第三层次:三级微电子封装,电子整机系统构建
相对应的产品如图(1)所示:
图1 各个封装层次对应的产品
4 从芯片和系统角度简述微电子技术发展对封装的要求
(1)对于单一的芯片,片上集成的功能比较少时,对封装技术要求不太高,但是在芯片上集成系统时(SOC),随着尺寸的减小,将模拟、射频和数字功能整合到一起的难度随之增大,这样在封装工艺上难度会加大,比如,SOC芯片上包含有MEMS或者其他新型的器件,即使解决了在芯片上制作的工艺兼容问题,还将面临封装的难题。
从目前MEMS研制情况来看,封装和测试本身就是MEMS的一个技术难点,MEMS封装和测试可以占到器件总成本的60%以上。
而且由于很多MEMS有一个对外的非电的信号通道(如声音、温度、气压、气体、液体等),现有的IC封装方式不适用于MEMS器件,它需要完全定制,这给结构复杂、面积很大的SOC芯片更大的压力。
(2)针对上面的问题,有一种可选择的解决方案是将多个不同的裸芯片封装成一体,这样就是系统级封装(SIP)
SIP对封装的要求:
SiP装配对于印刷设备的挑战
高的印刷精度和良好的稳定性是超细间距元件锡膏或助焊剂印刷成功的关键。
对于
0.2 mm~0.4 mm元件高速高品质的印刷是系统装配(SiP)成功的关键。
所以这就
要求印刷设备具有精确的影像系统和位置控制系统,稳定的印刷压力,完整有效的
支撑(顶板)系统,有效的印刷钢网清洁系统。
对于一些导电胶或散热剂可能还需
要在印刷设备上进行丝网印刷。
SiP装配对于贴片设备的挑战
SiP装配中往往有些IC为裸晶片,直接包装为晶圆(Wafer),如何解决多种晶圆集
成的高速送料到表面贴装设备?
SiP装配对于工艺的挑战
SiP装配对于工艺最大的挑战是基板的设计和制造技术。
在某些高频条件下要求将
有机的基板材料换成介电常数更低,导电导热更优良的材料,如低温共烧陶瓷(LTCC)和高温共烧陶瓷(HTCC)。
由于细小元件如0201和01005的应用,还有精细间距
的倒装晶片,晶圆级的CSP等,基板的设计会比较复杂。
需要将工艺过程中的各种
变数考虑进往,如设备的影响,材料的影响,环境及操纵的影响,进行适当的设计
以最大程度的补偿某些变数,使其影响程度降到最低。
工艺过程当中细小的变化可
能会造成非常明显的影响。