封装可靠性-01

专业文献

封装的可靠性问题

北京大学微电子学系

Department of microelectronics Peking University

专业文献

内容提纲封装可靠性问题

集成电路后工序简介封装形式封装的可靠性问题

专业文献

简介封装工艺过程

划片分离芯片镜检及分选装架检验引线键合检验封盖外引线整形打印标签包装入库组装工艺流程

后工序-主要是将硅片分割成单个芯片，并封装到管壳内。大体分为： 1.划片 2.键合 3.封装 4.成品检测 5.老化筛选键合和封装工艺最为关键，在很大程度上决定了集成电路的可靠性和成本

专业文献

封装工艺过程

引线键合1.芯片粘结芯片和管座的机械结合，不仅芯片要牢靠固定，而且具有电学上的欧姆接触，并改善散热条件 2.引线键合芯片上的压焊点与管壳基座边上的引线压焊区，采用金属细线连接金丝球焊法、热压键合法、超声键合法等 3.面朝下键合芯片正面朝下，将芯片上的压焊点与管壳基座上的压焊区进行键合省略金属引线，键合速度快，可靠性和成品率都高，对自动化有利典型方式有：到装方式、樑式引线、珠网方式等

专业文献

封装工艺过程

封装形式封装的主要目的：阻止来自外界的冲击和潮气等，以保护内部的芯片和键合部位；其次是为了易于安装在印刷电路板上。封装类型金属管壳封装塑料封装陶瓷平行缝焊双列直插封装陶瓷模塑双列直插封装陶瓷扁平封装塑料双列直插封装芯片载体主要应用晶体管、SSI晶体管、SSI SSI~LSI SSI~LSI SSI~MSI SSI~LSI LSI~VLSI

专业文献

先进的封装技术目前的集成电路封装技术：四列扁平封装(QFP);球焊阵列封装(BGA)芯片尺寸封装(CSP);多芯片组装(MCM)载带自动键合(TAB);倒装焊(FC)发展过程：

20世纪60、70年代中小规模IC曾大量采用I/O数十个引脚的TO封装，后来发展成为这个时期的主导封装产品-DIP(双列直插封装 Dual In-line Package)

80年代出现了表面安装技术(SMT),IC封装形式发展成为适合表面贴装的短引线或无引线(SMC/SMD)结构，用以封装I/O数十个引脚的中规模集成电路(MSIC)或较少I/O的LSI

专业文献

发展过程(续):

90年代开发出QFP、塑料四列扁平封装(PQFP),不但解决了较QFP、PQFP成为SMT的主导微电子封装形式。

多I/O LSI的封装问题，而且适于SMT在印刷电路板(PCB)或其他基板上进行表面贴装

90年代出现了BGA(球格阵列 Ball Grid Array),以面阵排列、球形凸点为I/O,克服QFP在VLSI中遇到的困难

近几年又发展出µBGA,封装达到不超过芯片尺寸20%的所谓芯片尺寸封装(CSP),这促使MCM得以迅速发展 WB-丝焊 DCA-直接晶片接合(Direct Chip Attachment) SLIM-单级集成模块(Single level integrated module)

专业文献

微电子封装发展的历

程及趋势年份芯片互连封装形式组装方式无源元件基板封装层次元件类型 Si效率(芯片/基板) 1970 WB DIP PIH分立有机 3 5~10 2% 1980 WB QFP SMT分立有机 3 5~10 7% 1990 WB BGA BGA/SMT分立有机 3 5~10 10% 2000 FC CSP BGA/SMT分立/组合 DCA板 3~1 5~10 25% 2005低成本高 I/0的FC裸芯片 DCA集成 SLIM 1 1>75%

专业文献

先进的封装技术

简介从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。一、DIP封装封装结构形式：多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式 DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式)。 Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。

专业文献

二、芯片载体封装封装形式有：陶瓷无引线芯片载体LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)、塑料有引线芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)、小尺寸封装SOP(Small Outline Package)、塑料四边引出扁平封装 PQFP(Plastic Quad Flat Package),QFP比DIP的封装尺寸大大减小。 Intel公司的CPU,如Intel 80386就采用塑料四边引出扁平封装 PQFP。三、BGA封装成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。 Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管),功耗很大的CPU芯片，如Pentium、Pentium Pro、PentiumⅡ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA,并在外壳上安装微型排风扇散热，从而达到电路的稳定可靠工作。

专业文献

最新的封装发展趋势

专业文献

封装的可靠性问题集成电路封装的可靠性要求：保持器件管芯与外界环境隔绝，排除外界干扰，即集成电路工作期间维持比较干燥的惰性的内部环境。

从封装的材料方面，封装可分为： 1.气密封装：金属封装、陶瓷封装、低熔点玻璃封装 2.塑料封装一般塑料封装的可靠性比气密封装的差。通常在工作环境苛刻、整机可靠性要求高或使用较长时，采用气密封装；工作环境良好条件下采用塑料封装。在美国大量的器件采用塑料封装，气密封装大都用于军用器件。