第二章芯片的互连技术PPT课件

UESTC-Ning Ning1Chapter 2Chip Level Interconnection宁宁芯片互连技术集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning2Wafer InWafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆)Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬)Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型)Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装)典型的IC 封装工艺流程集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning3⏹电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 %⏹中德电子材料公司制作的晶棒(长度达一公尺，重量超过一百公斤)UESTC-Ning Ning4Wafer Back Grinding⏹PurposeThe wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process.⏹Process Methods:1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光)UESTC-Ning Ning5旋转及振荡轴在旋转平盘上之晶圆下压力工作台仅在指示有晶圆期间才旋转Method:The wafer is first mounted on a backgrind tape and is then loaded to the backgrind machine coarse wheel . As the coarse grinding is completed, the wafer is transferred to a fine wheel for polishing .。

2.4 倒装焊技术（FCB）2.4.1 FCB2.4.4 C42.4.5倒装焊接机简介*微组装工艺*一、FCB技术2.4.1FCB技术及特点倒装焊(FCB)是芯片与基板直接安装互连的一种方法。

在芯片连接的地方制作出突起的焊点，在后期操作中直接将芯片的焊点与基板的焊区形成连接。

WB和TAB互连法通常那是芯片面朝上安装互连、而FCB则是芯片面朝下,芯片上的焊区直接与基板上的焊区互连。

*微组装工艺*制作的凸点芯片既可以用于在厚膜陶瓷基板上进行FCB，又可以在薄膜陶瓷或Si基板上进行FCB，还可以在PCB上直接将芯片进行FCB。

使用FCB的基板一般有：陶瓷、Si基板、PCB环氧树脂基板。

Samples with Different DimensionsPCB 上不同尺寸倒装焊样品Flip Chip on Flexible substrate 在软质底板上倒装焊*微组装工艺*基板芯片表面互连线基板表面互连线凸点基板芯片表面互连线基板表面互连线*微组装工艺*二、发展历史1964倒装芯片出现；1969年，IBM公司C4技术（可控塌陷技术）；至今，已广泛应用于SIP,MCM,微处理器，硬盘驱动器以及RFID等领域。

*微组装工艺*三、FCB技术的优缺点优点：FCB的互连线非常短。

互连产生的杂散电容、互连电阻和互连电感均比WB和TAB小得多，从而更适合高频、高速的电子产品应用；FCB芯片安装互连占的基板面积小．因而芯片安装密度高。

此外，FCB芯片焊区可面阵布局、更适合高I／O数的LSI、VLSI芯片使用；芯片的安装、互连是同时完成的，这就大大简化了安装互连工艺，快速、省时，适于使用先进的SMT 进行工业化大批量生产。

*微组装工艺*缺点：芯片面朝下安装互连，会给工艺操作带来一定难度，焊点检查困难(只能使用红外线和X光检查)； 在芯片焊区一般要制作凸点，增加了芯片的制作工艺流程和成本；倒装焊同各材料间的匹配所产生的应力问题也需要很好地解决等。

第二章集成电路芯片封装工艺流程传统封装与装配硅片测试和拣选引线键合分片塑料封装最终封装与测试贴片芯片封装技术工艺流程图硅片减薄硅片切割芯片贴装芯片互连打码上焊锡切筋成形去毛刺成型技术2.1 硅片减薄硅片尺寸较大，（6寸、8寸、12寸）；硅片上电路层有效厚度300μm,加厚为700~900µm，因此，封装之前，要对硅片进行减薄。

减薄技术：研磨、化学机械抛光（CMP）、干式抛光、电化学腐蚀、等离子化学腐蚀等。

硅片减薄转动和摆动秆转动卡盘上的硅片向下施加力Figure 20.42.2 芯片切割（分片）减薄后的芯片贴在一个带有金属环的薄膜（蓝膜）上，送到划片机进行划片。

方式：手动操作（老式划片机）；自动划片机（配备脉冲激光束或金刚石划片刀）。

划片工艺：采用DBG 、DBT技术。

分片硅片台锯刃Figure 20.52.3 芯片粘贴共晶粘贴法（Au-Si合金）焊接粘贴法（Pb-Sn合金焊接）环氧树脂粘结（重点）玻璃胶粘贴法贴装方式4种：装架芯片引线引线框架塑料DIPFigure 20.62.3.1 共晶粘贴法金—硅共晶（Au-Si）粘贴，在陶瓷封装中广泛应用。

利用金—硅合金，在高温时共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。

工艺方法—看下页图缺点：工艺温度高，生产效率低，不适应高速自动化生产。

只应用于大功率元件。

芯片粘结－Au-Si共晶贴片Silicon Gold film 金/硅共晶合金Al2O3 Figure 20.82.3.2 焊接粘贴法另一种利用合金反应进行芯片粘贴的方法。

优点：热传导性好，适合高功率器件的封装。

2.3.3 导电胶粘贴法也称环氧树脂粘结；优点：操作简单、成本低、大量用于塑料封装；缺点：热稳定性较差、易在高温下劣化、可靠性差。

芯片粘结－环氧树脂粘贴芯片环氧树脂引线框架Figure 20.7导电胶粘贴法工艺过程和导电胶材料涂布粘贴剂放芯片到粘贴剂上固化处理。

固化条件：150℃，1h 或（186℃，0.5h）三种导电胶材料配方：①各向同性②导电硅橡胶③各向异性导电聚合物导电胶功能：（形成化学结合、具有导电功能）2.3.4 玻璃胶粘贴法为低成本芯片粘贴材料，适用于低成本的陶瓷封装。

2.3载带自动焊接技术（TAB）2.3.1 TAB2.3.2 TAB2.3.6 TAB2.3.7 TAB*微组装工艺*一、TAB 技术载带自动焊(Tape Automated Bonding ，TAB)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；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。

2.3.1TAB技术及应用*微组装工艺*在类似于135胶片的柔性载带粘结金属薄片，像电影胶片一样卷在一带卷上，载带宽度8-70mm。

在其特定的位置上开出一个窗口。

窗口为蚀刻出一定的印刷线路图形的金属箔片（0.035mm厚）。

引线排从窗口伸出，并与载带相连，载带边上有供传输带用的齿轮孔。

当载带卷转动时，载带依靠齿孔往前运动，使带上的窗口精确对准带下的芯片。

再利用热压模将导线排精确键合到芯片上。

*微组装工艺**微组装工艺*二、TAB技术发展TAB技术有别于且优于WB技术，用于薄型LSI芯片封装的新型芯片互连技术。

但直到20世纪80年代中期．TAB技术一直发展缓慢，其主要原因在于：TAB技术初始投资大；开始时TAB工艺设备不易买到，而传统的引线工艺已得到充分的发展，且其生产设备也容易买到；有关TAB技术资料和信息少。

*微组装工艺*随着多功能、高性能LSI和VLSI的飞速发展，I／O 数迅速增加，电子整机的高密度组装及小型化、薄型化的要求日益提高，到1987年，TAB技术又重新受到电子封装界的高度重视。

美、日、西欧各国竞相开发应用TAB技术、使其很快在消费类电子产品中获得广泛的应用，主要用于液晶显示、智能IC卡、计算机、电子手表、计算器、录像机和照相机中。

日本使用TAB技术在数量和工艺技术、设备诸方面都是领先的，直至今日仍是使用TAB的第一大户，美、欧次之，亚洲的韩国也有一定的用量．俄罗斯也有使用。

*微组装工艺*三、TAB技术的优点：TAB的结构轻、薄、短、小，高度<1mmTAB的电极尺寸、电极与焊区的间距比WB大为减少 相应可容纳的I/O引脚数更高TAB的引线R、C、L均比WB的小的多采用TAB互连可对IC芯片进行电老化、筛选和测试TAB采用Cu箔引线，导热、导电好、机械强度高TAB焊点键合拉力比WB高3-10倍可实现标准化（载带的尺寸）和自动化*微组装工艺*四、TAB的分类和标准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。