集成电路封装知识详解

它有一个石英窗口可以看见内部芯片注意：图中有一条金丝断裂，可以看见熔融的金球。那是使用不当引起电流过大而烧毀，致使电路失去功能。这是电路失效原因之一外腿外腿封装树脂封装树脂金属引线金属引线芯片芯片金属衬底金属衬底内腿内腿金金 线线硅硅 圆圆塑封树脂塑封树脂引线框架引线框架导电性粘接剂导电性粘接剂外腿外腿封装树脂封装树脂金属引线金属引线芯片芯片金属衬底金属衬底内腿内腿金线的焊接金线的焊接硅圆的研磨与切割硅圆的研磨与切割引脚的成形引脚的成形芯片的粘接固定芯片的粘接固定外腿电镀焊锡外腿电镀焊锡树脂塑封树脂塑封吸盘吸盘硅圆保护胶带吸盘吸盘砂轮砂轮吸盘吸盘硅圆保护胶带剥离用胶带温水清洗干燥只有只有50m厚时的硅圆厚时的硅圆正常厚度的硅圆正常厚度的硅圆定位缺口定位缺口金刚砂论法金刚砂论法将金刚砂轮片高速转动，切割圆片。其特点是高效率，残将金刚砂轮片高速转动，切割圆片。其特点是高效率，残留应力低，是当前主要的切片方法留应力低，是当前主要的切片方法。 。金刚刀法金刚刀法用金刚刀的尖角沿芯片边缘划沟，再利用芯片的脆性，用机用金刚刀的尖角沿芯片边缘划沟，再利用芯片的脆性，用机械方法使其开裂分开。此法为最古老的方法。由于裂口易出现械方法使其开裂分开。此法为最古老的方法。由于裂口易出现不规则，本法已基本被淘汰不规则，本法已基本被淘汰激光刻蚀法激光刻蚀法用大功率激光融化硅片，形成细沟痕，再用机械方法使其用大功率激光融化硅片，形成细沟痕，再用机械方法使其开裂分开。此法已发现残留应力高，现只用于特殊半导体的切开裂分开。此法已发现残留应力高，现只用于特殊半导体的切片。片。硅圆推进方向硅圆推进方向旋转方向旋转方向金刚砂轮金刚砂轮硅硅 圆圆固定粘胶带固定粘胶带支撑环支撑环冷却水冷却水、 、切削水均使用纯水切削水均使用纯水高速旋转：高速旋转：30000rpm金刚砂粒 直径2-6数微米镍基材硅圆蓝膜金刚砂轮片厚度：金刚砂轮片厚度：约约30m金刚砂轮及砂轮片金刚砂轮及砂轮片金刚砂轮金刚砂轮金刚砂轮片金刚砂轮片切片前切片前切割范围切割范围切割痕切割痕切片后切片后划片主要关注的是边缘崩裂！划片时要考虑晶体的各向异性。要按晶向方向划片，否则会沿其自身解理面碎裂。一个引线框依不同的设计可以有数个die pad。通常排成一列，也有成矩阵式的多列排法。将每个芯片逐个粘贴在引线框架的中央小将每个芯片逐个粘贴在引线框架的中央小岛部位岛部位要求：要求： 1）芯片与小岛间有强固的结合力，耐各种）芯片与小岛间有强固的结合力，耐各种冲击。冲击。 2）芯片与小岛间有良好的导电性、导热性）芯片与小岛间有良好的导电性、导热性利用 Au 和 Si 在 370 时可形成共晶体的特点进行共晶熔接。 用 Pb Sn 合金薄膜作为中间层，在保护气氛中加热、进行熔融焊接。（AMD在其CPU中使用该方法） 采用含有银粉的环氧树脂或聚酰胺树脂等热固性树脂，在常温下将芯片与小岛粘接，再加热固化处理。 通常用导电胶：Ag Paste（银浆） 也有使用不导电的胶水，叫不导胶传送带浆罐喷头银浆支撑架小岛滴胶头滴胶头胶管1吸盘芯片蓝膜42顶针3231装片倾斜导电胶过多导电胶过少装片正常点胶正常装片旋转在一批8010的测试过程中发现电路第2脚对地电阻异常，阻值在812K，正常值为4M。 导电胶在常温下是不会固化的。一般在干燥箱中导电胶在常温下是不会固化的。一般在干燥箱中进行高温固化。进行高温固化。 根据粘接剂种类：根据粘接剂种类： 固化条件固化条件 150300、30秒秒2小时小时目的：防止内目的：防止内腿铜表面的氧腿铜表面的氧化化氮气等还原性气氛下氮气等还原性气氛下金丝和汗毛的对比键合方式热压焊法超声波-热压焊法超音波焊法bonderNail Head Bonder Wedge BonderPKG树脂塑封型(非气密性封装）陶瓷PKG (气密性封装）1st BondBall Bond (Nail Head Bond)Wedge Bond2nd BondWedge BondWedge BondWire99.99%Au, Au-Cu合金2050mAl-Si(1%) 2550m条件温度、压力温度、压力、超声波压力、超声波键合温度300350150300室温100优点便宜、生产效率高结合强度高昂贵、生产效率高可低温键合耐腐蚀室温操作、结合强度高缺点耐腐蚀性差易形成金属间化合物耐腐蚀性差昂贵、铝线时耐蚀性差第一焊点第一焊点 第二焊点第二焊点正常不合格高压空气修正后不良现象的修正方法修正前人间 Human环境 Environment头发、皮削头发、皮削 唾液唾液 汗汗 化粧化粧水分、灰尘、静电、水分、灰尘、静电、紫外線紫外線、線線树脂块树脂块传送带传送带液压缸液压缸通道通道注入口注入口排气口排气口塑封模具塑封模具向树脂施压，将液态树脂向树脂施压，将液态树脂注入模腔中注入模腔中待充满模腔后，保持压力待充满模腔后，保持压力压力：约压力：约70kg/cm2保持时间保持时间： ：60-150s将工件和树脂安装在模具内将工件和树脂安装在模具内模具温度模具温度： ：170-180取出产品取出产品上模下模预压件压铸成型模具压铸成型模具树脂多连体模具多连体模具单连体模具单连体模具适用于大封装体适用于大封装体适用于小封装体适用于小封装体气孔 浇口粘连 不完全充填粘模树脂溢出基板倾斜冲线潮湿，料桶中的空气，注入方式 固化不充分，冷却时间浇口堵塞，排气孔堵塞，流动过短固化不足，润模不足模具磨损，模具不平整，捏合不足粘度过高，基板过大粘度过大，注模速度过快/慢其中： 是黏度 是流速 是比重 d 是圆柱体直径 l 是圆柱体长度l由于注模速度过慢，塑封料硬化黏度变高，托起引线框的小岛，或小岛倾斜，边缘和金丝接触。最终导致短路。l见如下示意图：大气气氛下大气气氛下 为了保证在二级封装时顺利地与印刷极板焊接，要对为了保证在二级封装时顺利地与印刷极板焊接，要对引线外腿进行可焊性引线外腿进行可焊性Sn-Pb合金镀层的电镀。合金组成一合金镀层的电镀。合金组成一般为般为Sn-20%Pb、镀层厚度为、镀层厚度为7.5-15m。铅铅锡锡合合金金阳阳极极Pb2+Pb2+Sn2+Sn2+阴极反应：阴极反应：Sn2+ + 2e = SnPb2+ + 2e = Pb阳极反应：阳极反应：Sn - 2e = Sn2+ Pb - 2e = Pb2+ l下图是切筋不良导致管脚异常现象可以很明显看到管脚向下偏移l分析为产品在轨道中落料时，由于轨道卡料引起管脚有下塌、偏位现象 l结果导致在采用回流焊时发生虚焊等焊接不良的情况要求：在防静电条件下用显微镜检查要求：在防静电条件下用显微镜检查翘起翘起长度长度端面不齐端面不齐宽宽 度度弯曲弯曲