集成电路封装技术介绍
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集成电路封装去氧化作用随着微电子技术的飞速发展,集成电路(IC)已成为当今电子信息产业的核心部件。
在集成电路的制造过程中,封装测试作为最后一道工序,对保障芯片性能、提高可靠性和延长使用寿命起着至关重要的作用。
其中,去氧化处理是封装工艺中的关键步骤之一,它能够有效去除芯片表面因氧化而产生的污染物,确保芯片与外界环境的良好隔离,从而提升整个电路系统的稳定性。
一、集成电路封装概述集成电路封装是指将制造完成的芯片通过特定的工艺手段,包裹在保护材料内部,并引出芯片的电极,以便于芯片与外围电路的连接和安装。
封装的目的是为芯片提供一个稳定的工作环境,防止外界环境中的机械冲击、化学腐蚀、热应力等对芯片造成损害。
同时,封装还能够提高芯片的散热性能,确保芯片在工作时产生的热量能够及时散发出去,避免芯片因过热而失效。
二、集成电路封装中的氧化问题在集成电路的制造和封装过程中,芯片表面不可避免地会与外界环境中的氧气发生接触。
在高温、高湿等恶劣条件下,芯片表面的金属层容易与氧气发生化学反应,生成氧化物。
这些氧化物不仅会影响芯片的电学性能,还可能导致芯片与封装材料之间的结合力减弱,从而降低封装的可靠性。
此外,氧化物还可能作为污染源,引入其他杂质离子,进一步加剧芯片的性能退化。
因此,在集成电路封装过程中,必须采取有效措施去除芯片表面的氧化物,确保芯片的清洁度和性能稳定。
三、去氧化作用的方法与原理针对集成电路封装中的氧化问题,业界通常采用化学清洗和物理溅射两种方法进行去氧化处理。
1.化学清洗法:利用特定的化学溶剂与芯片表面的氧化物发生化学反应,生成易溶于溶剂的化合物,从而将氧化物从芯片表面去除。
常用的化学溶剂包括稀酸、稀碱和有机溶剂等。
这些溶剂在去除氧化物的同时,还能对芯片表面进行一定程度的清洁和活化,有利于后续封装工艺的顺利进行。
2.物理溅射法:利用高能离子束或等离子体轰击芯片表面,使表面的氧化物发生溅射而去除。
这种方法具有去除速度快、效果好等优点,但设备成本较高,且可能对芯片表面造成一定的损伤。
集成电路封装1、BGA 封装 (ball grid array)球形触点陈列,表面贴装型封装之一。
在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚,在印刷基板的正面装配LSI 芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。
也称为凸点陈列载体(PAC)。
引脚可超过200,是多引脚LSI 用的一种封装。
封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。
例如,引脚中心距为1.5mm 的360 引脚 BGA 仅为31mm 见方;而引脚中心距为0.5mm 的304 引脚QFP 为40mm 见方。
而且BGA 不用担心QFP 那样的引脚变形问题。
该封装是美国Motorola 公司开发的,首先在便携式电话等设备中被采用,今后在美国有可能在个人计算机中普及。
最初,BGA的引脚(凸点)中心距为1.5mm,引脚数为225。
现在也有一些LSI 厂家正在开发500 引脚的BGA。
BGA 的问题是回流焊后的外观检查。
现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。
有的认为,由于焊接的中心距较大,连接可以看作是稳定的,只能通过功能检查来处理。
美国Motorola 公司把用模压树脂密封的封装称为OMPAC,而把灌封方法密封的封装称为GPAC(见OMPAC 和GPAC)。
2、BQFP 封装 (quad flat package with bumper)带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。
QFP封装之一,在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫) 以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。
美国半导体厂家主要在微处理器和ASIC 等电路中采用此封装。
引脚中心距0.635mm,引脚数从84 到196 左右(见QFP)。
3、碰焊PGA 封装 (butt joint pin grid array)表面贴装型PGA的别称(见表面贴装型PGA)。
4、C-(ceramic) 封装表示陶瓷封装的记号。
例如,CDIP表示的是陶瓷DIP。
是在实际中经常使用的记号。
5、Cerdip 封装用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于ECL RAM,DSP(数字信号处理器)等电路。
集成电路芯片封装:是指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立体结构的工艺封装工程:将封装体与基板连接固定装配成完整的系统或电子设备,并确保整个的综合性能的工程(合起来就是广义的封装概念)芯片封装实现的功能:①传递电能,主要是指电源电压的分配和导通②传递电路信号,主要是将电信号的延迟尽可能的减小,在布线时应尽可能使信号线与芯片的互联路径及通过封装的I/O接口引出的路径最短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出的问题④结构保护与支持,主要是指芯片封装可为芯片和其他连接部件提供牢固可靠的机械支撑封装工程的技术层次①第一层次,该层次又称为芯片层次的封装,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②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路卡的工艺③第三层次,将数个第二层次完成的封装,组装成的电路卡组合在一个主电路板上,使之成为一个部件或子系统的工艺④第四层次,将数个子系统组装成一个完整电子产品的工艺过程芯片封装的分类:按照封装中组合集成电路芯片的数目,可以分为单芯片封装与多芯片封装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按照器件与电路板互连方式,可分为引脚插入型和表面贴装型按照引脚分布形态,可分为单边引脚,双边引脚,四边引脚与底部引脚零级层次,在芯片上的集成电路元件间的连线工艺SCP,单芯片封装MCP,多芯片封装DIP,双列式封装BGA,球栅阵列式封装SIP,单列式封装ZIP,交叉引脚式封装QFP,四边扁平封装MCP,底部引脚有金属罐式PGA,点阵列式封装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,芯片互连,成型技术,去飞边,毛刺,切筋成型,上焊锡,打码芯片减薄:目前硅片的背面减薄技术主要有磨削,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,常压等离子腐蚀等芯片切割:刀片切割,激光切割(激光半切割,激光全切割)激光开槽加工是一种常见的激光半切割方式芯片贴装也称为芯片粘贴,是将IC芯片固定于封装基板或引脚架芯片的承载座上的工艺过程。
集成电路平行缝焊封装技术本文介绍了平行缝焊机的焊接原理及焊接过程,针对平行缝焊机焊接特点,分析了影响集成电路气密性、内部水汽含量、PIND波动的原因,提出了相关解决措施。
标签:集成电路;平行缝焊;滚轮电极;盖板半导体集成电路已广泛应用航空航天、海洋极地等领域,这些领域的环境条件给外壳封装提出了更高的要求,外壳封装不断改进封装形式与技术以保护器件的内部芯片,同样的平行缝焊外壳封装技术也在不断提高与完善。
1 平行缝焊原理平行缝焊是单面双电极接触电阻焊,是滚焊的一种[1]。
利用两个圆锥形滚轮电极与盖板相对运动,脉冲焊接电流从一个滚轮电极通过盖板和焊框,到达另一个滚轮电极回到电源,电流通过滚轮电极与盖板及盖板与焊框之间存在的接触电阻,产生焦耳热量,局部熔融形成焊点,组成连续焊缝。
与熔封炉焊接相比,缝焊工艺热量集中在密封区局部,器件内部芯片未受到高温的作用[2]。
平行缝焊的特点是局部产生高温,外壳内部的芯片温度低,对芯片不产生热冲击。
2 平行缝焊生产条件环境温度20℃~25℃;湿度35%~50%;洁净度≤1000级;风速≥0.2m/s。
电路烘焙温度150℃;时间48 h;氮气流量8L/min ;预烘温度150℃;时间60min。
焊接夹具、镊子、指套、放静电腕带、铝盘。
焊接电极、配套盖板。
显微镜、氦质谱检漏仪。
3 主要参数的设置可以采用的封装形式有:矩形封,圆形封,椭圆封,阵列封[3]。
焊接电流:1)扁平陶瓷0.26~0.40kA;2)双列陶瓷0.28~0.42kA;3)镀镍盖板0.30~0.46kA。
焊接时间1ms~3ms;压力600g~1500g;速度0.4~0.6in/s;露点≤-40℃;含氧量≤400ppm;4 缝焊封盖过程控制检查手套箱,氮气,冷却水离子水水面,机械泵油面。
管道接头处求密封良好。
机械泵抽真空达到0.2Torr以下。
打开电源、启动计算机。
进入计算机控制界面,选择封装程序,将外壳放置在封装夹具上,进行缝焊操作。