第三章：芯片互連技術(shù)第三章：芯片互連技術(shù)3.1概述3.2芯片粘接3.3引線鍵合（WB）技術(shù)

3.3.1WB的分類與特點(diǎn)

3.3.2引線鍵合的主要材料

3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)

3.4.1TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

3.4.2TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.4.3TAB的分類

3.4.4TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)3.4.5TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)3.4.6TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.4.7TAB載帶的制作技術(shù)3.4.8TAB的焊接技術(shù)

3.4.9TAB的可靠性3.4.10凸點(diǎn)載帶自動焊（BTAB）簡介3.4.11TAB的應(yīng)用3.1概述3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)

3.5.1芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類別

3.5.2芯片凸點(diǎn)的制作工藝

3.5.3FCB互連基板的金屬焊區(qū)制作3.5.4凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝3.5.5倒裝焊接后的芯片下填充3.5.6C4技術(shù)與DCA技術(shù)的重要性3.6埋置芯片互連—后布線技術(shù)3.7芯片互連方法的比較3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)3.1概述

在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有1/4—1/3是由芯片互連引起的，故芯片互連對器件長期使用的可靠性影響很大。在傳統(tǒng)的WB中，互連引起的失效主要表現(xiàn)為引線過長，與裸芯片易搭接短路，燒毀芯片；壓焊過重，引線過分變形，損傷引線，容易造成壓焊處斷裂；壓焊過輕，或芯片焊區(qū)表面太臟，導(dǎo)致虛焊，壓焊點(diǎn)易于脫落；壓焊點(diǎn)壓偏，或因此鍵合強(qiáng)度大為減小，或造成壓焊點(diǎn)間距過小而易于短路；此外，壓點(diǎn)處留絲過長，引線過緊、過松等，均易引起器件過早失效。3.1概述在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有1在TAB和FCB中也存在WB中的部分失效問題，同時(shí)也有它們自身的特殊問題，如由于芯片凸點(diǎn)的高度一致性差，群焊時(shí)凸點(diǎn)形變不一致，從面造成各焊點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度有高有低；由于凸點(diǎn)過低，使集中于焊點(diǎn)周圍的熱應(yīng)力過大，而易造成鈍化層開裂；在TAB和FCB中也存在WB中的部分失效問題，同時(shí)也

WB、TAB和FCB不單主要作為芯片—基板間的電氣互連形式，而且還作為一種微電子封裝形式，常稱為零級“封裝”。從微電子封裝今后的發(fā)展來看，將從有封裝向少封裝、無封裝方向發(fā)展。而無封裝就是通常的裸芯片，若將這種無封裝（未進(jìn)行一級封裝）的裸芯片用WB、TAB、FCB的芯片互連方式直接安裝到PWB基板上，即稱為板上芯片和板上TAB或板上FCB，這些統(tǒng)稱為直接芯片安裝（DCA）技術(shù)，它將在今后的微電子封裝中發(fā)揮更重要的作用。WB、TAB和FCB不單主要作為芯片—基板間的電氣互零級封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)或PWB焊區(qū)的連接，但不包含引腳與PWB的連接，后者屬于二級封裝），可以在不同的封裝形式中存在，如DIP、PGA、QFP、BGA和DCA等等。零級封裝與一級、二級和三級封裝的共同作用使得芯片實(shí)現(xiàn)其可靠的功能。

由于人們已經(jīng)對WB有普遍的深入了解，本章只作簡要的介紹；而對國際上正在開發(fā)、應(yīng)用、發(fā)展的TAB和FCB將詳細(xì)論述。零級封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用WB技術(shù)；芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)或PWB焊區(qū)之間的鍵合可以應(yīng)用WB、TAB和FCB的方式。芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)的連接屬于一級封裝的芯片互連，而與PWB焊區(qū)的連接屬于二級封裝的芯片互連。芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用WB技術(shù)；芯片焊區(qū)與3.2芯片粘接

芯片的焊接是指半導(dǎo)體芯片與載體形成牢固的、傳導(dǎo)性或絕緣性連接的方法。焊接層除了為器件提供機(jī)械連接和電連接外，還須為器件提供良好的散熱通道。

將IC芯片固定安裝在基板上時(shí)，需要芯片和基板之間形成良好的歐姆接觸。芯片與基板間良好的歐姆接觸是保證功率器件正常工作的前提。歐姆接觸不良會使器件熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在器件中的分布，破壞器件的熱穩(wěn)定性，甚至使器件燒毀。

歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動區(qū)而不在接觸面。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。3.2芯片粘接歐姆接觸是指金屬1.Au-Si合金共熔法

芯片背面沉積Au層，基板或PWB上要有金屬化層（一般為Au或Pd鈀-Ag）。由于芯片背面有Si，而Au和Si在370℃有共熔點(diǎn)，這樣，在芯片燒結(jié)（即焊接）時(shí)，根據(jù)燒結(jié)溫度就能知道一定厚度的Au大約能夠使Si溶解多深。Au-Si合金共熔法可在多個(gè)IC芯片裝好后在H2保護(hù)下燒結(jié)，也可用超聲熔焊法逐個(gè)芯片超聲熔焊。2.Pb-Sn合金片焊接法

芯片背面為Au層或Ni層，基板為Au、Pd-Ag或Cu；保護(hù)氣氛中燒結(jié)。1.Au-Si合金共熔法2.Pb-Sn合3.導(dǎo)電膠粘接法

導(dǎo)電膠是含銀且具有良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂。這種方法不需要芯片背面和基板具有金屬化層，芯片粘接后，在烘箱中進(jìn)行導(dǎo)電膠的固化。4.有機(jī)樹脂基粘接法

以上方法適合于晶體管或小尺寸的IC。大尺寸的IC，只要求芯片與基板粘接牢固?？梢允褂酶叻肿硬牧系挠袡C(jī)粘接劑。3.導(dǎo)電膠粘接法4.有機(jī)樹脂基粘接法3.3引線鍵合（WB）技術(shù)

WB是將半導(dǎo)體芯片焊區(qū)（芯片I/O端）與微電子封裝的I/O引線（封裝引腳）或基板（或PWB）上的金屬布線焊區(qū)用金屬細(xì)絲連接起來的工藝技術(shù)。焊區(qū)金屬一般為Al或Au，金屬絲多是數(shù)十微米至數(shù)百微米直徑的Au絲、Al絲或Si-Al絲。其焊接方式主要有熱壓焊、超聲鍵合焊（超聲壓焊）和金絲球焊（超聲熱壓焊）三種。3.3引線鍵合（WB）技術(shù)WB(引線鍵合技術(shù))示意圖WB鍵合芯片WB(引線鍵合技術(shù))示意圖WB鍵合芯片3.3.1WB的分類與特點(diǎn)1.熱壓焊

熱壓焊是利用加熱和加壓力，使金屬絲（Au絲）與金屬焊區(qū)（Al或Au）壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區(qū)金屬發(fā)生塑性形變，同時(shí)破壞壓焊界面上的氧化層，使壓焊的金屬絲與焊區(qū)金屬接觸面的原子間達(dá)到原子的引力范圍，從而使原子間產(chǎn)生吸引力，達(dá)到“鍵合”的目的。3.3.1WB的分類與特點(diǎn)1.熱壓焊熱壓鍵合的機(jī)理鍵合所施加的壓力使金球發(fā)生很大的塑性變形，其表面上的滑移線使?jié)崈裘娉孰A梯狀，并在薄膜上也切出相應(yīng)的凸凹槽，表面的氧化膜被破壞，潔凈面之間相互接觸，發(fā)生擴(kuò)散，產(chǎn)生了連接。熱壓鍵合的機(jī)理鍵合所施加的壓力使金球發(fā)生很大的塑性變熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力一般是0.5-1.5N/點(diǎn)。壓焊時(shí)，芯片與焊頭均要加熱，焊頭加熱到150℃左右，芯片通常加熱到200℃以上，容易使焊絲和焊區(qū)形成氧化層。同時(shí)，由于芯片加熱溫度高，壓焊時(shí)間一長，容易損害芯片，也容易在高溫（>200℃）下形成異質(zhì)金屬（Au-Al）間化合物——“紫斑”和“白斑”，使壓焊點(diǎn)接觸電阻增大，影響器件的可靠性和使用壽命。熱壓焊時(shí)，金屬絲因變形過大而受損，焊點(diǎn)鍵合拉力?。?lt;0.05N/點(diǎn)），因此熱壓焊使用越來越少。熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形，

在IC

芯片上加熱加壓，使接觸面產(chǎn)生塑性變形并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之間的擴(kuò)散結(jié)合而完成球焊（第一焊點(diǎn)）；然后，焊頭通過復(fù)雜的三維移動到達(dá)集成電路底座外引線的內(nèi)引出端，再加熱加壓完成楔焊（第二焊點(diǎn)），從而完成一根線的連接。

第一焊點(diǎn)要使金屬絲端部熔成球形，而第二焊點(diǎn)不必在金屬絲端部熔成球形，是利用劈刀的特定形狀施加壓力以拉斷金屬絲。重復(fù)前面的過程，進(jìn)行第二根、第三根……金屬絲的焊接。用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形，

在IC

芯與焊區(qū)鍵合（第一鍵合點(diǎn)）后劈刀上升加熱&加壓電弧成球夾緊金絲，拉斷形成楔形焊點(diǎn)后劈刀上升至一定高度劈刀快速移至第二鍵合點(diǎn)，形成弧形金絲球劈刀下降，鎖定焊球加熱&加壓芯片焊區(qū)內(nèi)引腳或基板焊區(qū)劈刀下降，鎖定焊球（劈刀未夾緊金絲，內(nèi)徑大于金絲直徑）電極與焊區(qū)鍵合（第一鍵合點(diǎn)）后劈刀上升加熱&加壓電弧成球夾緊金不同材料的形球工藝金絲形球的規(guī)范為15mA，30s；而在此參數(shù)下，即使有氬氣保護(hù)，生成的鋁球外觀皺折，內(nèi)部充滿空洞。鋁球的最佳規(guī)范為電流5A，時(shí)間0.38ms，Ar+H2保護(hù)。不同材料的形球工藝金絲形球的規(guī)范為15mA，30s；而

熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀劈刀內(nèi)徑芯片焊區(qū)熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀劈刀內(nèi)徑芯片焊區(qū)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)2.超聲焊

超聲焊（超聲鍵合），是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過磁致伸縮換能器，在超高頻磁場感應(yīng)下，迅速伸縮而產(chǎn)生彈性振動，經(jīng)變幅桿傳給劈刀，使劈刀相應(yīng)振動；同時(shí)，在劈刀上施加一定的壓力。劈刀在兩種力的作用下，帶動Al絲在被焊焊區(qū)的金屬化層（如Al膜）表面迅速摩擦，使Al絲和Al膜表面產(chǎn)生塑性形變。這種形變破壞了Al層界面的氧化層，使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子間的鍵合，從而形成牢固的焊接。2.超聲焊原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動帶動絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破碎，純凈的金屬表面相互接觸，通過磨擦產(chǎn)生的熱量使金屬之間發(fā)生擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接。特點(diǎn)：1）可以適合細(xì)絲、粗絲以及金屬扁帶

2）不必外部加熱。對器件無熱影響

3）可以實(shí)現(xiàn)在玻璃陶瓷上的連接

4）適用于微小區(qū)域的連接原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動帶動絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破鍵合過程中絲的變形特性

在超聲壓接中，絲的變形表現(xiàn)為兩個(gè)階段.第一階段主要發(fā)生絲與膜的磨擦過程；第二階段，絲與膜已經(jīng)發(fā)生了部分連接，主要發(fā)生的是劈刀與絲之間的滑動過程。鍵合過程中絲的變形特性在超聲壓接中，絲的變形表現(xiàn)為超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層，可提高焊接質(zhì)量，焊接強(qiáng)度高于熱壓焊（40μmAl絲的焊接強(qiáng)度可達(dá)0.1N/點(diǎn)以上）。超聲焊不需加熱，可在常溫下進(jìn)行，因此對芯片性能無損害，并且可以根據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)超聲鍵合能量和條件，以適應(yīng)不同尺寸的Al絲或Al帶。

超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層Al-Al超聲鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工作的可靠性。超聲鍵合采用超聲波的能量，使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。由于鍵合工具頭呈楔形，故又稱楔壓焊。注：超聲焊沒有電火花加熱過程，因此金屬絲端部無法形成球形，即主要是楔形鍵合。Al-Al超聲鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)3.金絲球焊(超聲熱壓焊)

金絲球焊具有操作方便、焊點(diǎn)牢固（直徑25μm的Au絲焊接強(qiáng)度為0.07-0.09N/點(diǎn)），壓點(diǎn)面積大且無方向性，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的高速自動化焊接。金絲球焊機(jī)還可以帶有超聲功能，從而又具有超聲焊的優(yōu)點(diǎn)，因此也叫做熱壓超聲焊或熱聲焊。

球焊時(shí)，襯底需加熱（金絲不需加熱），壓焊時(shí)加超聲，因此加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓焊（100℃左右），所加壓力一般為0.5N/點(diǎn)，與熱壓焊相同。由于是Au-Al接觸熱聲焊，盡管加熱溫度低，仍有Au-Al中間化合物生成。球焊只適于使用溫度較低、功率較小的IC和中小功率晶體管的焊接。3.金絲球焊(超聲熱壓焊)芯片第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)引線框架金絲球焊芯片第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)引線框架金絲球焊超聲熱壓焊的優(yōu)勢結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比較超聲熱壓焊和熱壓焊的拉伸結(jié)果，在達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度超聲熱壓焊的時(shí)間和溫度都比熱壓焊小得多，超聲壓接時(shí)，一般需要3微米以上的振幅和約1秒的時(shí)間，而超聲熱壓焊只需要十分之一的振幅和二十分之一的時(shí)間。超聲熱壓焊的優(yōu)勢結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，區(qū)別在于熱壓鍵合采用加熱加壓；而熱超聲鍵合采用加熱加壓加超聲。3種引線鍵合方式各有特點(diǎn)，也有各自適用的產(chǎn)品。但由于熱超聲鍵合可降低熱壓溫度，提高鍵合強(qiáng)度，有利于器件可靠性等優(yōu)點(diǎn)，熱超聲鍵合已取代了熱壓鍵合和超聲鍵合，成為引線鍵合的主流鍵合方式。熱壓焊和金絲球焊的區(qū)別熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，3.3.2引線鍵合的主要材料熱壓焊和金絲球焊主要選用Au絲，超聲焊主要用Al絲和Si-Al絲，或Cu-Si-Al絲等，且均需要經(jīng)過退火處理。Au-Au和Al-Al同種金屬間不會形成有害的金屬間化合物。3.3.2引線鍵合的主要材料熱壓焊和金絲球焊主要選3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策焊區(qū)和IC布線的材料主要是Al，而焊接材料除了Al絲超聲焊外，更多的是Au絲球焊和熱壓焊。Al絲超聲焊不會產(chǎn)生金屬間化合物（均是Al），而Au絲球焊和熱壓焊則會因?yàn)锳u-Al接觸而產(chǎn)生金屬間化合物AuAl2（300℃，紫斑），引起焊接的失效。除紫斑外，還有可能生成Au2Al（白斑）等化合物。3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策焊區(qū)和IC布

為了減小Au-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長時(shí)間壓焊，器件的使用溫度也應(yīng)盡可能低一些。為了減小Au-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)TAB技術(shù)早在1965年就由美國通用電氣（GE）公司研究發(fā)明出來，當(dāng)時(shí)稱為“微型封裝”。1971年，法國BullSA公司將它稱為“載帶自動焊”。這是一種有別于且優(yōu)于WB、用于薄型LSI芯片封裝的新型芯片互連技術(shù)。TAB是連接芯片焊區(qū)和基板焊區(qū)（或PWB焊區(qū)）的橋梁，包括芯片焊區(qū)凸點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（內(nèi)引線焊接）、載帶外引線焊區(qū)與基板（或PWB）焊區(qū)的外引線焊接幾部分。3.4.1TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)TAB技術(shù)早在196用來焊接芯片PI框架（起支撐和保持引線圖形共面的作用）Cu箔Cu引線(內(nèi)引線)載帶上的金屬化部分(包括內(nèi)引線、外焊區(qū)、公共聯(lián)接處、測試點(diǎn)和邊緣框架)是由一張長條狀的Cu箔經(jīng)光刻后得到的。所有金屬化部分在內(nèi)引線與芯片焊接完成并沖斷公共聯(lián)接處之前在電路上是連通的。測試點(diǎn)是為了檢測光刻之后的金屬化部分是否形成電通路。公共聯(lián)接處是為了使多個(gè)內(nèi)引線圖形形成通路以實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)引線一次性電鍍（只對內(nèi)引線部分進(jìn)行電鍍金）。芯片與內(nèi)引線焊接后，切斷公共聯(lián)接處，使每一個(gè)焊接好的芯片+內(nèi)引線在電性能上獨(dú)立，然后利用外焊區(qū)進(jìn)行內(nèi)引線焊接通路的電性能檢測。檢測成功后，外焊區(qū)以內(nèi)的部分被沖斷脫離載帶，利用外焊區(qū)與基板或PWB焊區(qū)焊接在一起。公共聯(lián)接單元外引線焊區(qū)(引線外焊區(qū))外引線焊接時(shí)，此部分?jǐn)嚅_，引線外焊區(qū)與基板(或PWB)焊區(qū)焊接測試點(diǎn)未焊接芯片的載帶用來焊接芯片PI框架（起支撐和保持引線圖形共面的作用）Cu箔

若載帶外焊區(qū)與基板焊區(qū)進(jìn)行外引線焊接，則屬于一級封裝的TAB互連，焊好之后的基板通過引腳(或焊球)等與PWB焊區(qū)連通；若載帶引線外焊區(qū)直接與PWB焊區(qū)進(jìn)行焊接，則屬于二級封裝的TAB互連。TAB技術(shù)不單能滿足高I/O數(shù)的各類IC芯片互連的需求，而且已作為聚酰亞胺（PI）—粘接劑—Cu箔三層軟引線載帶的柔性引線，成為廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)內(nèi)部和系統(tǒng)互連的最佳方式。TAB技術(shù)應(yīng)用最廣泛和成熟的是日本、美國和西歐。若載帶外焊區(qū)與基板焊區(qū)進(jìn)行外引線焊接，則屬于一級封裝芯片銅箔內(nèi)引線鏈輪齒孔ＴＡＢ多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn):較厚Cu箔單層帶(示意圖)外焊區(qū)Cu箔外焊區(qū)之外的載帶部分（包括鏈輪齒孔）僅起著臨時(shí)承載和傳送載帶的作用，在進(jìn)行外引線焊接時(shí)去除并回收利用，而外焊區(qū)及其里面的引線圖形（內(nèi)引線）和芯片將焊接在基板或印刷電路板上，實(shí)現(xiàn)其電信性能。芯片銅箔內(nèi)引線鏈輪齒孔ＴＡＢ多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn):較厚Cu箔單層銅箔內(nèi)引線ＰI傳送膠帶鏈輪齒孔ＴＡＢ多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn):較薄Cu-PI(聚酰亞胺)雙層帶(示意圖)外焊區(qū)內(nèi)引線焊接時(shí)，芯片置于承片臺上，而非PI傳送膠帶或基板上。芯片銅箔內(nèi)引線ＰI傳送膠帶鏈輪齒孔ＴＡＢ多點(diǎn)一次焊接焊點(diǎn):較薄C銅箔ＰI傳送膠帶芯片基板芯片焊區(qū)基板焊區(qū)凸點(diǎn)引線芯片可以面朝上也可以面朝下焊接在基板或PWB上，此圖為面朝上。內(nèi)引線焊接載帶引線外焊區(qū)與基板焊區(qū)的焊接內(nèi)引線焊接和外引線焊接之后芯片才與基板建立了電路的連通，屬于一級封裝中的芯片互連。內(nèi)外引線焊接之后，一級封裝體通過與基板焊區(qū)連通的引腳與PWB的金屬化通孔相連。若圖中的基板換為PWB，即引線外焊區(qū)直接與PWB焊接，則是二級封裝內(nèi)的引線連接，屬于芯片直接安裝技術(shù)。芯片已完成了與內(nèi)引線的焊接銅箔ＰI傳送膠帶芯片基板芯片焊區(qū)基板焊區(qū)凸點(diǎn)引線芯片可以面朝3.4.2TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)輕、薄、短、小，封裝高度不足1mm。（2）電極尺寸、電極與焊區(qū)節(jié)距均比WB大為減小。（3）相應(yīng)可容納更高的I/O引腳數(shù)，提高了TAB的安裝密度。（4）TAB的引線電阻、電容和電感均比WB小得多，這使TAB互連的LSI、VLSI能夠具有更優(yōu)良的高速、高頻電性能。（5）可對各類IC芯片進(jìn)行篩選和測試，確保器件是優(yōu)質(zhì)芯片，可大大提高電子組裝成品率，從而降低電子產(chǎn)品的成本。Cu箔單層帶無法測試，因?yàn)檩d帶所有區(qū)域均導(dǎo)電。3.4.2TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)輕、薄、短、小，（6）采用Cu箔引線，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高。（7）TAB的鍵合拉力比WB高3-10倍（0.3-0.5N/點(diǎn)），從而可提高芯片互連的可靠性。（8）TAB使用標(biāo)準(zhǔn)化的卷軸長帶，對芯片實(shí)行自動化多點(diǎn)一次焊接；同時(shí)，安裝及外引線焊接可以實(shí)現(xiàn)自動化，可進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，從而提高電子產(chǎn)品的生效率，降低產(chǎn)品成本。（6）采用Cu箔引線，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高。3.4.3TAB的分類TAB按其結(jié)構(gòu)和形狀可分為Cu箔單層帶、Cu-PI(聚酰亞胺)雙層帶、Cu-粘接劑-PI三層帶和Cu-PI-Cu雙金屬帶等四種。注：以作用進(jìn)行分類，載帶包含三部分，即承載用的PI（對于Cu單層載帶，承載用的材料也為Cu）、與芯片進(jìn)行電路連接的Cu箔引線圖形以及焊接用的凸點(diǎn)（僅限于凸點(diǎn)電鍍在載帶內(nèi)引線即凸點(diǎn)載帶自動焊的情況，有時(shí)凸點(diǎn)電鍍于芯片焊區(qū)上）。（凸點(diǎn)）3.4.3TAB的分類TAB按其結(jié)構(gòu)和形狀可類別特點(diǎn)TAB單層帶成本低，制作工藝簡單，耐熱性能好，不能篩選和測試芯片TAB雙層帶可彎曲，成本較低，設(shè)計(jì)自由靈活，可制作高精度圖形，能篩選和測試芯片TAB三層帶Cu箔與PI粘結(jié)性好，可制作高精度圖形，可卷繞，適于批量生產(chǎn)，能篩選和測試芯片，制作工藝較復(fù)雜，成本較高TAB雙金屬帶用于高頻器件，可改善信號特性TAB的分類及特點(diǎn)類別特點(diǎn)TAB單層帶成本低，制作工藝簡單，耐熱性能好，不能篩

TAB大量使用的載帶寬度為35mm和70mm，除此之外，還有48mm、16mm、8mm和158mm等多種規(guī)格。載帶寬度越小，I/O數(shù)越少，即IC規(guī)模越小。

載帶標(biāo)準(zhǔn)從略TAB大量使用的載帶寬度為35mm和70mm，除此之3.4.4TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)

TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料包括基帶材料（載帶材料）、Cu箔引線材料和芯片凸點(diǎn)金屬材料幾部分。關(guān)鍵材料1.基帶材料

基帶材料要求高溫性能好．與Cu箔的粘接性好，耐溫高．熱匹配性好，收縮率小且尺寸穩(wěn)定，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，吸水率低等。從綜合性能來看，聚酰亞胺(PI)基本都能滿足這些要求，所以是公認(rèn)的使用廣泛的基帶材料。除PI之外，基帶材料還有聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）和苯并環(huán)丁烯（BCB）3.4.4TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)TAB技術(shù)2.TAB的金屬材料

制作TAB引線圖形的金屬材料一般采用Cu箔（少數(shù)使用Al箔），因?yàn)镃u的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，強(qiáng)度高，延展性和表面平滑性好，與各種基帶粘接牢固，易于用光刻法制作精細(xì)復(fù)雜的引線圖形，且易于電鍍Au等焊接金屬。2.TAB的金屬材料3.芯片凸點(diǎn)的金屬材料在芯片的焊區(qū)上先制作Au凸點(diǎn)，然后與Cu箔引線進(jìn)行焊接，芯片焊區(qū)金屬通常為Al膜，為防止Au凸點(diǎn)與Al相互擴(kuò)散，形成有害的金屬間化合物，在凸點(diǎn)內(nèi)側(cè)要沉積一層阻擋層金屬（W、Mo、Pt、Pd鈀、Cu-Ni、Ni、Cu、Cr等），為使Al膜和阻擋層粘附牢固，要在二者之間沉積一層粘附層金屬（Ti、TiN、Cr或Ni）（粘附層和擴(kuò)散阻擋層均導(dǎo)電，不影響電路導(dǎo)通）；也可以將凸點(diǎn)制作在TAB的Cu箔引線上，芯片只做多層金屬化．或者芯片上仍是Al焊區(qū)。這種TAB結(jié)構(gòu)又稱為凸點(diǎn)載帶自動焊(BTAB)。粘附層Ti阻擋層WAl層凸點(diǎn)Au3.芯片凸點(diǎn)的金屬材料粘附層Ti阻擋層WAl層凸點(diǎn)Au

TAB的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)部分：芯片凸點(diǎn)的制作技術(shù)；TAB載帶的制作技術(shù)；載帶引線與芯片凸點(diǎn)的內(nèi)引線焊接技術(shù)和載帶外引線的焊接技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)TAB的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三個(gè)部分：芯片凸點(diǎn)的制作技術(shù)3.4.5TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)

TAB的引線圖形（Cu箔圖形）與芯片上凸點(diǎn)的連接焊區(qū)是周邊形的，焊區(qū)和凸點(diǎn)的周邊布局盡量均勻和對稱。TAB的凸點(diǎn)形狀一般為蘑菇狀和柱狀。蘑菇狀凸點(diǎn)是用光刻膠作掩膜制作，由于光刻膠較薄，需要電鍍增高凸點(diǎn)，而電鍍增高時(shí)，凸點(diǎn)會橫向發(fā)展，凸點(diǎn)高度越高，橫向發(fā)展越大。橫向發(fā)展時(shí)電流密度不均勻，使得凸點(diǎn)頂面呈凹形，尺寸也難以控制；而柱狀凸點(diǎn)使用厚膜抗蝕劑作掩膜，掩膜厚度與要求的凸點(diǎn)高度相同，不需要電鍍增高，因此電流密度均勻，凸點(diǎn)頂面是平的。3.4.5TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)TAB的引線對于相同的凸點(diǎn)高度和凸點(diǎn)頂面面積，柱狀凸點(diǎn)要比蘑菇狀凸點(diǎn)的底面金屬接觸面積大，強(qiáng)度更高，即當(dāng)?shù)酌娼饘俳佑|面積與凸點(diǎn)高度相同時(shí)，蘑菇狀凸點(diǎn)要比柱狀凸點(diǎn)占據(jù)空間大得多。因此，蘑菇狀凸點(diǎn)更易于發(fā)生短路。對于相同的凸點(diǎn)高度和凸點(diǎn)頂面面積，柱狀凸點(diǎn)要比蘑菇狀無論是哪種凸點(diǎn)，都要考慮凸點(diǎn)壓焊變形后向四周擴(kuò)展的距離，留有余地。壓焊時(shí)，若壓力過大，則壓力傳到底層金屬和阻擋層時(shí)，可能使底層金屬和阻擋層產(chǎn)生裂紋，或使較軟的Au凸點(diǎn)變形過大；若壓力不足，可能因凸點(diǎn)的變形過小而彌補(bǔ)不了凸點(diǎn)高度的不一致性，使有些焊點(diǎn)的拉力達(dá)不到使用要求，從而影響可靠性。所以要對Au、Ni、Cu等金屬適當(dāng)組合，得到軟硬合適的材料，并節(jié)約成本。無論是哪種凸點(diǎn)，都要考慮凸點(diǎn)壓焊變形后向四周擴(kuò)展的距芯片凸點(diǎn)的形狀及制作工藝流程表面氧化硅層金屬化沉積的Al焊區(qū)SiSi3N4鈍化層凸點(diǎn)下多層金屬化（粘附層和阻擋層）蘑菇狀凸點(diǎn)制作工藝芯片凸點(diǎn)的形狀及制作工藝流程表面氧化硅層金屬化沉積的Al焊區(qū)凸點(diǎn)下多層金屬化涂覆光刻膠電鍍Au凸點(diǎn)（光刻膠較薄，凸點(diǎn)達(dá)到足夠的高度時(shí)，橫向發(fā)展）去除光刻膠腐蝕凸點(diǎn)覆蓋面積之外的多層金屬凸點(diǎn)下多層金屬化涂覆光刻膠電鍍Au凸點(diǎn)（光刻膠較薄，凸點(diǎn)達(dá)到柱狀凸點(diǎn)制作工藝柱狀凸點(diǎn)制作工藝3.4.6TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)TAB的載帶引線圖形是與芯片凸點(diǎn)的布局緊密配合的，即首先預(yù)知或精確測量出芯片凸點(diǎn)的位置、尺寸和節(jié)距，然后再設(shè)計(jì)載帶引線圖形。引線圖形的指端位置（與凸點(diǎn)焊接的Cu箔引線端）、尺寸和節(jié)距要和每個(gè)芯片凸點(diǎn)一一對應(yīng)。其次，載帶外引線焊區(qū)又要與電子封裝的基板或PWB布線焊區(qū)一一對應(yīng)，由此這決定了每根載帶引線的長度和寬度。3.4.6TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)TAB的載帶引線圖形是與根據(jù)I/O引腳數(shù)量、器件性能要求以及成本等，來確定選擇單層帶、雙層帶、三層帶或雙金屬層帶。單層帶的Cu箔厚度為50-70微米，以保持載帶引線圖形在工藝制作過程和使用中的強(qiáng)度，也有利于保持引線指端的共面性，其他幾類載帶，因有PI支撐，可選擇18-35微米或更薄的Cu箔。

從芯片凸點(diǎn)焊區(qū)到外引線焊區(qū)，載帶引線從內(nèi)向四周均勻“扇出”。載帶引線接觸芯片凸點(diǎn)的部分較窄，而越接近外焊區(qū)．載帶引線越寬。寬度的變化是漸變的，這樣可以減少引線的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。Cu箔引線（載帶引線）根據(jù)I/O引腳數(shù)量、器件性能要求以及成本等，來確

PI框架對載帶引線圖形起支撐作用，焊接前后特別對內(nèi)引線起著支撐共面的作用。PI框架要靠內(nèi)引線近一些，但不能緊靠引線指端也不能太寬，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。此外，在腐蝕Cu箔（制作引線圖形）時(shí)，有相同速率的橫向腐蝕，因此引線圖形的尺寸應(yīng)適當(dāng)放寬。PI框架對載帶引線圖形起支撐作用，焊接前后特別對內(nèi)引3.4.7TAB載帶的制作技術(shù)1.TAB單層帶的制作技術(shù)

單層帶是厚度為50-70μm的Cu箔。1)在整張Cu箔上先用光刻法（雙面光刻）沖制出定位傳送孔，然后清洗Cu箔。2)在Cu箔的一面涂光刻膠，進(jìn)行光刻，曝光和顯影(露出需要刻蝕的Cu）后，整個(gè)背面涂光刻膠保護(hù)（否則Cu箔從背面全部被刻蝕）。3)腐蝕，去光刻膠。4)電鍍（鍍金，提高電性能）和退火（消除應(yīng)力，改善延展性，凈化表面）。

3.4.7TAB載帶的制作技術(shù)1.TAB單層帶的外焊區(qū)單層銅箔引線圖形制作工藝流程TAB外焊區(qū)單層銅箔引線圖形制作工藝流程TAB2.TAB雙層帶的制作技術(shù)

在Cu箔上涂覆液態(tài)的聚酰胺酸（PA），并初步亞胺化，然后在兩面涂覆光刻膠，光刻刻蝕，形成初步亞胺化的PI框架和金屬引線圖形（一面刻蝕Cu，另一面刻蝕PI），同時(shí)沖壓制作定位傳送孔；最后在350℃下將PA完全亞胺化，形成具有PI支撐架和金屬引線圖形的TAB雙層帶，然后對引線圖形進(jìn)行電鍍。2.TAB雙層帶的制作技術(shù)外焊區(qū)雙層帶制作工藝流程TAB外焊區(qū)雙層帶制作工藝流程TAB3.TAB三層帶的制作技術(shù)TAB三層帶使用最多，適宜大批量生產(chǎn)，是由Cu箔—粘接劑—PI膜（或其他有機(jī)薄膜）三層構(gòu)成，其制作工藝更復(fù)雜。Cu箔的厚度一般是18μm或35μm，用于形成引線圖形。粘接劑的厚度約為20-25μm，是具有與Cu粘接力強(qiáng)、絕緣性好、耐高壓和機(jī)械強(qiáng)度好等特性的環(huán)氧類粘接劑。PI膜的厚度約為70μm，主要對Cu箔引線圖形起支撐作用，以保持內(nèi)引線的共面性。三層帶的總厚度約為120μm。3.TAB三層帶的制作技術(shù)外焊區(qū)三層帶制作工藝流程TAB制作沖壓模具，制作用于沖制PI膜定位傳送孔和PI框架的硬質(zhì)合金模具。沖壓PI膜定位傳送孔和PI框架孔。涂覆粘接劑。粘接劑事先已附在PI膜上，沖壓時(shí)，通孔處的粘接劑層被沖壓掉。粘覆Cu箔。此過程需加熱加壓。將大面積沖壓好的三層帶進(jìn)行切割，可制成供多個(gè)芯片使用的TAB三層帶。將設(shè)計(jì)好的引線圖形制版，經(jīng)光刻、刻蝕、電鍍等工藝，完成引線圖形。外焊區(qū)三層帶制作工藝流程TAB制作沖壓模具，制作用于沖制PI4.TAB雙金屬帶的制作技術(shù)TAB雙金屬帶的制作，可將PI膜先沖壓出引線圖形的支撐框架，然后雙面粘接Cu箔，應(yīng)用雙面光刻技術(shù)，制作出雙面引線圖形，對兩個(gè)圖形PI框架間的通孔再進(jìn)行局部電鍍形成上下金屬互連。4.TAB雙金屬帶的制作技術(shù)3.4.8TAB的焊接技術(shù)包括載帶內(nèi)引線焊接（ILB，載帶內(nèi)引線與芯片凸點(diǎn)的焊接）和載帶外引線焊接（OLB，載帶引線外焊區(qū)與基板焊區(qū)之間的焊接），還包括內(nèi)引線焊接后的芯片焊點(diǎn)保護(hù)及篩選和測試等。3.4.8TAB的焊接技術(shù)包括載帶內(nèi)引線焊接（IL1.TAB內(nèi)引線焊接

根據(jù)芯片凸點(diǎn)的材料和Cu箔引線電鍍材料選擇熱壓焊或熱壓再流焊。熱壓焊的焊接溫度高，壓力大；熱壓再流焊的溫度較低，壓力也較小。這兩種焊接方法都使用半自動或全自動的內(nèi)引線焊接機(jī)進(jìn)行多點(diǎn)—次焊接。焊接的主要工藝操作為對位、焊接、抬起和芯片傳送四步。1.TAB內(nèi)引線焊接這兩種焊接方法都使用半自動

焊接將加熱的熱壓焊頭落下，加壓一定時(shí)間，完成焊接。

（注：焊點(diǎn)在芯片的四周，而非只有兩邊有焊點(diǎn)）

對位將具有粘附層的Si圓片經(jīng)測試并做好壞芯片標(biāo)記，用劃片機(jī)劃成小片IC，并將芯片粘貼于內(nèi)引線壓焊機(jī)的承片臺上。按設(shè)計(jì)的焊接程序，將IC芯片置于卷繞在兩個(gè)鏈輪上的載帶引線圖形的下面，使載帶引線圖形與芯片凸點(diǎn)進(jìn)行精確對位；

焊接對位抬起抬起熱壓焊頭，焊接機(jī)將壓焊到載帶上的IC芯片通過鏈輪步進(jìn)卷繞到卷軸上，同時(shí)下一個(gè)載帶引線圖形也步進(jìn)到焊接對位的位置上。芯片傳送供片系統(tǒng)按設(shè)定程序?qū)⑾乱粋€(gè)IC芯片轉(zhuǎn)移到新的載帶引線圖形下方進(jìn)行對位．從而完成了一個(gè)完整的焊接過程。抬起內(nèi)引線焊接過程注：粘附在承載臺（即圖中的載體）上的芯片（面朝上）隨承載臺向上移動至載帶下方并定位（此時(shí)芯片和載帶靠近，但并未接觸）→熱壓頭向下運(yùn)動進(jìn)行熱壓焊接→焊頭(即熱壓頭)抬起，承載臺下降（此時(shí)芯片離開承載臺，芯片與載帶靠焊點(diǎn)連接在一起）→在傳送孔的作用下，載帶向右移動一格（壓焊好的載帶和芯片逐個(gè)卷繞至卷軸上，而下一個(gè)載帶移至工作區(qū)域），同時(shí)承載臺向左移動一格，使下一個(gè)待焊接芯片移至焊接區(qū)域→承載臺向上運(yùn)動，待焊接芯片定位……（載帶始終是連續(xù)的整體）壓焊好的芯片和載帶待壓焊的芯片和載帶(注，載帶引線圖形指端是空的，但由于PI襯底的作用，載帶仍是連續(xù)的)初始狀態(tài)內(nèi)引線焊接過程注：粘附在承載臺（即圖中的載體）上的芯片（面朝

TAB內(nèi)引線焊接后的保護(hù)TAB內(nèi)引線焊接后需對焊點(diǎn)和芯片進(jìn)行保護(hù)，方法是涂覆薄薄的一層環(huán)氧樹脂，涂覆后固化。固化的環(huán)氧樹脂既保護(hù)了焊點(diǎn)，使載帶引線受力時(shí)不損傷焊點(diǎn)，也保護(hù)了IC芯片的表面。

TAB的篩選與測試TAB的篩選與測試可以提高組裝的成品率，在此過程中將載帶上的引線公共聯(lián)接處沖制斷開，使IC芯片電性能獨(dú)立（僅將公共聯(lián)接處沖斷，載帶仍是連續(xù)的，且芯片與載帶也未斷開。將公共聯(lián)接處沖斷之后才可以對單個(gè)IC芯片進(jìn)行測試）此處切斷，但引線圖形仍在PI載帶上，而芯片與內(nèi)引線連接。TAB內(nèi)引線焊接后的保護(hù)TAB的篩選與測試此

TAB的外引線焊接

將載帶外引線焊區(qū)與印刷電路板（或基板）的布線焊區(qū)進(jìn)行焊接。焊接過程中，芯片可以面朝下也可以面朝上。完成內(nèi)引線焊接的載帶和芯片基板或PWB基板或PWB上需要與載帶Cu引線外焊區(qū)進(jìn)行焊接的區(qū)域沖壓和焊接時(shí)，熱壓頭向下移動至基板處，頂住基板的同時(shí)對基板焊區(qū)進(jìn)行加熱；沖頭向上運(yùn)動，并在兩塊沖模的共同作用下，將載帶以Cu箔引線外焊區(qū)為界線沖斷，引線外焊區(qū)以外的部分包含PI框架的傳送孔仍與未焊接的載帶相連，引線外焊區(qū)及以內(nèi)的部分（包含Cu引線、部分PI框架和芯片）脫離載帶并在沖頭的作用下向上運(yùn)動，Cu箔引線外焊區(qū)與基板布線焊區(qū)焊接在一起。壓焊結(jié)束后，熱壓頭和沖頭分別復(fù)位?；搴洼d帶向右移動一格，進(jìn)行下一輪焊接。沖頭只對外焊區(qū)施加壓力，不會破壞芯片及內(nèi)引線。沖頭頂端為矩形，而非只有圖示對稱的兩邊。(外焊區(qū))TAB的外引線焊接完成內(nèi)引線焊接的載帶和芯片基板或P3.4.9TAB的可靠性

TAB能滿足高I/O數(shù)的芯片互連需求，且具有理想的可靠性。3.4.9TAB的可靠性TAB能滿足高I/O數(shù)的芯3.4.10凸點(diǎn)載帶自動焊（BTAB）簡介

TAB是在IC芯片焊區(qū)制作凸點(diǎn)，工藝技術(shù)復(fù)雜，成本較高；在TAB載帶的Cu箔內(nèi)引線鍵合區(qū)上制作凸點(diǎn)，然后直接與IC芯片的Al焊區(qū)進(jìn)行內(nèi)引線焊接，稱為凸點(diǎn)載帶自動焊。BTAB工藝簡便易行，制作成本低廉。BTAB凸點(diǎn)的形成有兩種方法：直接形成凸點(diǎn)法和移置凸點(diǎn)TAB法(從略)。3.4.10凸點(diǎn)載帶自動焊（BTAB）簡介TAB是3.4.11TAB的應(yīng)用

TAB主要應(yīng)用于低成本、大規(guī)模生產(chǎn)的電子產(chǎn)品，如液晶顯示器、電子手表、筆記本電腦和汽車電子產(chǎn)品。TAB技術(shù)應(yīng)用最廣泛的國家是日本、美國和西歐。3.4.11TAB的應(yīng)用TAB主要應(yīng)用于低成本、大3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)倒裝焊是芯片與基板（或PWB）直接安裝互連的技術(shù)（WB和TAB需要用Au線或載帶引線將芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)相連）。WB和TAB通常是芯片面朝上安裝互連（TAB的內(nèi)外引線焊接過程中，芯片面朝上），而FCB則是芯片面朝下，芯片上的焊區(qū)直接與基板上的布線焊區(qū)互連。因此FCB的互連線非常短，互連產(chǎn)生的雜散電容、互連電阻和互連電感比WB和TAB小得多。3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)倒裝焊是芯片與基板（或PFCB互連占的基板面積小，因而芯片安裝密度高，適用于高I/O數(shù)的LSI、VLSI芯片的使用。由于芯片的安裝和互連是同時(shí)完成的，大大簡化了工藝。FCB的不足：芯片面朝下安裝互連，工藝操作有一定的難度，焊點(diǎn)檢查困難。FCB互連占的基板面積小，因而芯片安裝密度高，適用于基板(或PWB)芯片Al焊區(qū)布線焊區(qū)

20世紀(jì)60年代初，美國IBM公司首先研制開發(fā)出在芯片上制作凸點(diǎn)的倒裝焊FCB工藝技術(shù)，大大減少了引線的長度．基板(或PWB)芯片Al焊區(qū)布線焊區(qū)凸點(diǎn)WB鍵合FCB鍵合基板(或PWB)芯片Al焊區(qū)布線焊區(qū)20世紀(jì)60年代初，3.5.1芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類別各種IC芯片的焊區(qū)金屬均為Al，在Al焊區(qū)上制作各類凸點(diǎn)，除Al凸點(diǎn)外．制作其余凸點(diǎn)均需在Al焊區(qū)和它周圍的鈍化層或氧化層上形成一層粘附性好的粘附金屬，一般為數(shù)十納米厚度的Ｃr、Ti、Ni層；接著在粘附金屬層上形成一層數(shù)十至數(shù)百納米厚度的阻擋層金屬，如Pt(鉑)、Ｗ、Pd(鈀)、Mo、Ｃu、Ni等，以防止上面的凸點(diǎn)金屬(如Au等)越過薄薄的粘附層與Al焊區(qū)形成脆性的中間金屬化合物；最上層是導(dǎo)電的凸點(diǎn)金屬，如Au、Ｃu、Ni、Pb(鉛)-Sn、In等。這就構(gòu)成了粘附層-阻擋層-導(dǎo)電層的多層金屬化系統(tǒng)。（注：在芯片焊區(qū)上形成凸點(diǎn)）粘附層Ti阻擋層WAl層凸點(diǎn)Au3.5.1芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類別各種按凸點(diǎn)材料和結(jié)構(gòu)、形狀將其進(jìn)行如下分類：

(1)按凸點(diǎn)材料分類按凸點(diǎn)材料分類，Au凸點(diǎn)、Pb-Sn凸點(diǎn)、Au-Sn凸點(diǎn)、Cu凸點(diǎn)、Cu-Pb-Sn凸點(diǎn)、In凸點(diǎn)、Ni—Au凸點(diǎn)和聚合物凸點(diǎn)等，其中應(yīng)用最廣的是Au凸點(diǎn)和Pb-Sn凸點(diǎn)。

(2)按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和形狀分類按凸點(diǎn)形狀分類，有蘑菇狀、柱狀(方形、圓柱形)、球形和疊層幾種。按凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類，有周邊分布凸點(diǎn)和面陣分布凸點(diǎn)等。其中，應(yīng)用最多的是柱狀凸點(diǎn)、球形凸點(diǎn)、周邊分布凸點(diǎn)和面陣分布凸點(diǎn)。

Au凸點(diǎn)適用于熱壓FCB；Pb-Sn凸點(diǎn)適用于再流FCB。按凸點(diǎn)材料和結(jié)構(gòu)、形狀將其進(jìn)行如下分類：Au凸

形成凸點(diǎn)的工藝主要有蒸發(fā)/濺射法、電鍍法、化學(xué)渡法、機(jī)械打球法、激光法、置球和模板印刷法、移置法、疊層制作法和柔性凸點(diǎn)制作法等。從略3.5.2芯片凸點(diǎn)的制作工藝形成凸點(diǎn)的工藝主要有蒸發(fā)/濺射法、電鍍法、化學(xué)制作的凸點(diǎn)芯片在基板上進(jìn)行FCB，常用的基板有厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板、Si基板或PWB（印刷電路板，也是一種基板），基板可以是單層的，也可以是多層的。凸點(diǎn)芯片倒裝焊在基板上層的金屬化焊區(qū)上。因此，需要在基板上制作金屬化焊區(qū)。3.5.3FCB互連基板的金屬焊區(qū)制作互連FCB芯片的基板頂層金屬焊區(qū)要與芯片凸點(diǎn)一一對應(yīng)，與凸點(diǎn)金屬具有良好的壓焊或焊料浸潤特性。基板上的金屬化層多為Pd-Ag、Pb-Sn、Au或Cu、Ni等。制作的凸點(diǎn)芯片在基板上進(jìn)行FCB，常用的基板有3.5.4凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝

倒裝焊接主要有以下幾種：熱壓FCB法、再流FCB法（C4）、環(huán)氧樹脂光固化FCB法和各向異性導(dǎo)電膠粘接FCB法。1.熱壓FCB法這種方法是使用倒裝焊接機(jī)完成對準(zhǔn)各種凸點(diǎn)（一般是Au凸點(diǎn)），倒裝焊接機(jī)是由光學(xué)成像對位系統(tǒng)、撿拾熱壓超聲焊頭、精確定位承片臺及顯示系統(tǒng)等組成。3.5.4凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝倒裝焊接主要將欲FCB的基板放在承片臺上。用撿拾焊頭撿拾帶有凸點(diǎn)的芯片，面朝下對著基板，利用光學(xué)攝像頭進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)對位。落下壓焊頭進(jìn)行壓焊，壓焊頭可加熱，并帶有超聲，同時(shí)承片臺也對基板加熱，在加熱、加壓、超聲到設(shè)定的時(shí)間后就完成所有凸點(diǎn)與基板焊區(qū)的焊接。熱壓FCB過程將欲FCB的基板放在承片臺上。熱壓FCB過程FCB時(shí)芯片與基板的平行度非常重要，如果不平行、焊接后的凸點(diǎn)形變將有大有?。率估?qiáng)度也有高有低，有的焊點(diǎn)可能達(dá)不到使用要求。所以．調(diào)平芯片與基板的平行度對焊接質(zhì)量至關(guān)重要，調(diào)平系統(tǒng)的原理如下圖所示．不平行時(shí)，光標(biāo)不重疊。FCB時(shí)芯片與基板的平行度非常重要，如果不平行2.再流FCB法此種焊接方法專對各類Pb-Sn凸點(diǎn)進(jìn)行再流焊接，稱為再流焊接法，又稱C4技術(shù)或可控塌陷芯片連接，是最為流行且最有發(fā)展?jié)摿Φ腇CB技術(shù)，可以采用表面安裝技術(shù)（SMT）在PWB上直接進(jìn)行芯片貼裝并倒裝焊。（注，在PWB上直接芯片倒裝焊時(shí)，未進(jìn)行一級封裝，直接進(jìn)行二級封裝；而將芯片在陶瓷基板上倒裝焊時(shí)，是先進(jìn)行一級封裝，然后再將一級封裝體在PWB上進(jìn)行二級封裝）再流焊也叫回流焊，主要應(yīng)用于各類表面組裝元器件的焊接。C4這種焊接技術(shù)的焊料是Pb(鉛)-Sn。預(yù)先在印刷電路板的焊盤上涂上適量低熔點(diǎn)的焊錫膏（Pb-Sn焊料，37%Pb-63%Sn，PWB不耐高溫，只能使用低熔點(diǎn)的焊料）

，再在芯片上制作高熔點(diǎn)的Pb-Sn凸點(diǎn)（90%Pb-10%Sn）。芯片凸點(diǎn)與電路板焊盤定位粘貼（Pb-Sn具有一定粘性）之后，讓貼裝好芯片的電路板進(jìn)入再流焊設(shè)備。傳送系統(tǒng)帶動電路板通過設(shè)備里各個(gè)設(shè)定的溫度區(qū)域，Pb-Sn經(jīng)過干燥、預(yù)熱、熔化、潤濕、冷卻，將元器件焊接到印制板上。再流焊的核心環(huán)節(jié)是利用外部熱源加熱，使焊料熔化而再次流動浸潤，完成電路板的焊接過程。

2.再流FCB法再流焊也叫回流電子封裝技術(shù)第3章課件①C4的凸點(diǎn)可以在整個(gè)芯片呈面陣分布，再流時(shí)能夠彌補(bǔ)基板的凹凸不平或扭曲等，可以與光滑平整的陶瓷/Si基板金屬焊區(qū)互連，還能與PWB上的金屬焊區(qū)互連。③倒裝焊時(shí)，Pb-Sn焊料熔化再流時(shí)較高的表面張力會產(chǎn)生“自對準(zhǔn)”效果，可以降低倒裝焊時(shí)對芯片對準(zhǔn)精度的要求。②C4的芯片凸點(diǎn)使用高熔點(diǎn)的焊料，而PWB上的焊區(qū)使用低熔點(diǎn)的焊料，倒裝焊再流時(shí)，C4凸點(diǎn)不變形，只有低熔點(diǎn)的焊料熔化，可以彌補(bǔ)PWB基板的凹凸、扭曲等缺陷產(chǎn)生的焊接不均勻問題。

C4凸點(diǎn)具有上述優(yōu)點(diǎn)，可以用常規(guī)的SMT安裝設(shè)備在PWB上安裝C4芯片，從而達(dá)到工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的目的。①C4的凸點(diǎn)可以在整個(gè)芯片呈面陣分布，再流時(shí)電子封裝技術(shù)第3章課件陶瓷基板耐高溫，C4高溫焊料凸點(diǎn)可以直接在金屬焊區(qū)上再流焊接（陶瓷基板焊區(qū)不需焊料），焊區(qū)外圍有焊料“堤”，為倒裝焊時(shí)凸點(diǎn)限位，同時(shí)阻止焊料熔化再流時(shí)沿布線金屬表面流淌；PWB上再流倒裝焊時(shí)，需在基板焊區(qū)上制作低溫Pb-Sn焊料，再流后，C4芯片上的高溫焊料凸點(diǎn)不熔化，只有低溫焊料熔化并再流，包裹高溫焊料凸點(diǎn)。陶瓷基板耐高溫，C4高溫焊料凸點(diǎn)可以直接在金屬陶瓷基板再流焊接有機(jī)基板（PWB）再流焊接陶瓷基板再流焊接時(shí)，加熱溫度高，凸點(diǎn)部分熔化，而PWB再流焊接時(shí)，加熱溫度低，只有PWB基板上的低溫焊料熔化，凸點(diǎn)未熔化(仍是球形)。陶瓷基板再流焊接有機(jī)基板（PWB）再流焊接陶瓷基板再流焊接時(shí)3.5.5倒裝焊接后的芯片下填充在芯片與基板間填充環(huán)氧樹脂，目的：緩沖焊點(diǎn)受機(jī)械振動和CTE失配導(dǎo)致基板對芯片拉力作用引起的焊點(diǎn)裂紋和失效，提高可靠性?？煽啃钥商岣?0～100倍。3.5.5倒裝焊接后的芯片下填充在芯片與基板間填充3.5.6C4技術(shù)與DCA技術(shù)的重要性熱壓FCB時(shí)，要做450～500℃的溫度下加壓，容易損傷Si3N4鈍化層和多層金屬化層。C4技術(shù)的焊料凸點(diǎn)是在較低溫度下，利用芯片自身的重力或施加很小的壓力就可達(dá)到良好的再流焊接，降低了損傷鈍化層、多層金屬化的可能。（再流焊溫度在350℃以下，在PWB上FCB時(shí)，溫度不超過230℃）3.5.6C4技術(shù)與DCA技術(shù)的重要性熱壓F利用C4技術(shù)可在PWB上進(jìn)行芯片直接安裝（DCA），且與表面安裝技術(shù)（SMT）相兼容，因此，可利用常規(guī)的SMT貼裝、再流焊接進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。在要求輕、薄、短、小的高密度封裝的電子整機(jī)上，都已經(jīng)采用了C4技術(shù)和PWB-DCA技術(shù)。

將裸芯片直接安裝在PWB或其他基板上，稱為直接芯片安裝（DCA）技術(shù)，又稱無封裝組裝（無一級封裝）。DCA可以使用TAB、WB和FCB互連技術(shù)。C4技術(shù)是FCB中的一種。零級和一級封裝稱為電子封裝，把二級和三級封裝稱為電子組裝。利用C4技術(shù)可在PWB上進(jìn)行芯片直接安裝（DC不少類BGA（球柵陣列封裝）和CSP（芯片尺寸封裝）實(shí)際上是基于C4技術(shù)的應(yīng)用。C4技術(shù)與BGA的結(jié)合是單芯片LSI、VLSI最佳封裝形式之一。與封裝器件相比，DCA的顯著優(yōu)點(diǎn)是：占用的PWB面積最?。ㄅc芯片面積相當(dāng)），可以提供最高的I/O互連，大大提高組裝密度；縮短了IC芯片的I/O引線，有利于達(dá)到高頻、高速性能，且成本降低。不少類BGA（球柵陣列封裝）和CSP（芯片尺寸3.6埋置芯片互連—后布線技術(shù)以上互連技術(shù)均是在各類基板上的金屬化布線焊區(qū)上焊接各類IC芯片，即先布線而后焊接，稱為先布線焊接互連技術(shù)。

埋置芯片互連技術(shù)，是先將IC芯片（有Al焊區(qū)，無金屬布線，即芯片上的元器件和焊區(qū)未連通）埋置到基板或PI介質(zhì)層中，然后統(tǒng)一進(jìn)行金屬布線（包含芯片焊區(qū)與芯片元器件的金屬布線和芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)的金屬布線），將IC芯片的焊區(qū)-布線金屬-基板焊區(qū)自然相連。此時(shí)，芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)間的互連(不需要焊接，而是用金屬化布線連接)屬于金屬布線的一部分，互連無任何“焊接”痕跡，稱為后布線技術(shù)。3.6埋置芯片互連—后布線技術(shù)以上互連技術(shù)均電子封裝技術(shù)第3章課件埋置芯片互連可以進(jìn)一步提高電子封裝密度，是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)立體封裝的一種有效形式，可以消除傳統(tǒng)的芯片與基板金屬焊區(qū)的各類焊點(diǎn)，不存在熱膨脹失配應(yīng)力引起焊點(diǎn)互連處的疲勞失效，提高電子產(chǎn)品的可靠性。埋置芯片互連可以進(jìn)一步提高電子封裝密度，是進(jìn)一3.7芯片互連方法的比較當(dāng)前的芯片互連仍以WB技術(shù)為主，但在高I/O數(shù)的LSI和VLSI芯片的互連中，TAB和FCB互連正逐步取代WB互連。特別是FCB的C4技術(shù)，將在各類高密度封裝互連中成為首選的互連技術(shù)。3.7芯片互連方法的比較當(dāng)前的芯片互連仍以W電子封裝技術(shù)第3章課件第三章：芯片互連技術(shù)第三章：芯片互連技術(shù)3.1概述3.2芯片粘接3.3引線鍵合（WB）技術(shù)

3.3.1WB的分類與特點(diǎn)

3.3.2引線鍵合的主要材料

3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)

3.4.1TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

3.4.2TAB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3.4.3TAB的分類

3.4.4TAB技術(shù)的關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)3.4.5TAB芯片凸點(diǎn)的設(shè)計(jì)制作要點(diǎn)3.4.6TAB載帶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.4.7TAB載帶的制作技術(shù)3.4.8TAB的焊接技術(shù)

3.4.9TAB的可靠性3.4.10凸點(diǎn)載帶自動焊（BTAB）簡介3.4.11TAB的應(yīng)用3.1概述3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)

3.5.1芯片凸點(diǎn)下多層金屬化和凸點(diǎn)類別

3.5.2芯片凸點(diǎn)的制作工藝

3.5.3FCB互連基板的金屬焊區(qū)制作3.5.4凸點(diǎn)芯片的倒裝焊接工藝3.5.5倒裝焊接后的芯片下填充3.5.6C4技術(shù)與DCA技術(shù)的重要性3.6埋置芯片互連—后布線技術(shù)3.7芯片互連方法的比較3.5倒裝焊（FCB）技術(shù)3.1概述

在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有1/4—1/3是由芯片互連引起的，故芯片互連對器件長期使用的可靠性影響很大。在傳統(tǒng)的WB中，互連引起的失效主要表現(xiàn)為引線過長，與裸芯片易搭接短路，燒毀芯片；壓焊過重，引線過分變形，損傷引線，容易造成壓焊處斷裂；壓焊過輕，或芯片焊區(qū)表面太臟，導(dǎo)致虛焊，壓焊點(diǎn)易于脫落；壓焊點(diǎn)壓偏，或因此鍵合強(qiáng)度大為減小，或造成壓焊點(diǎn)間距過小而易于短路；此外，壓點(diǎn)處留絲過長，引線過緊、過松等，均易引起器件過早失效。3.1概述在微電子封裝中，半導(dǎo)體器件的失效約有1在TAB和FCB中也存在WB中的部分失效問題，同時(shí)也有它們自身的特殊問題，如由于芯片凸點(diǎn)的高度一致性差，群焊時(shí)凸點(diǎn)形變不一致，從面造成各焊點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度有高有低；由于凸點(diǎn)過低，使集中于焊點(diǎn)周圍的熱應(yīng)力過大，而易造成鈍化層開裂；在TAB和FCB中也存在WB中的部分失效問題，同時(shí)也

WB、TAB和FCB不單主要作為芯片—基板間的電氣互連形式，而且還作為一種微電子封裝形式，常稱為零級“封裝”。從微電子封裝今后的發(fā)展來看，將從有封裝向少封裝、無封裝方向發(fā)展。而無封裝就是通常的裸芯片，若將這種無封裝（未進(jìn)行一級封裝）的裸芯片用WB、TAB、FCB的芯片互連方式直接安裝到PWB基板上，即稱為板上芯片和板上TAB或板上FCB，這些統(tǒng)稱為直接芯片安裝（DCA）技術(shù)，它將在今后的微電子封裝中發(fā)揮更重要的作用。WB、TAB和FCB不單主要作為芯片—基板間的電氣互零級封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)或PWB焊區(qū)的連接，但不包含引腳與PWB的連接，后者屬于二級封裝），可以在不同的封裝形式中存在，如DIP、PGA、QFP、BGA和DCA等等。零級封裝與一級、二級和三級封裝的共同作用使得芯片實(shí)現(xiàn)其可靠的功能。

由于人們已經(jīng)對WB有普遍的深入了解，本章只作簡要的介紹；而對國際上正在開發(fā)、應(yīng)用、發(fā)展的TAB和FCB將詳細(xì)論述。零級封裝強(qiáng)調(diào)的是芯片與各級封裝之間電路的連通工藝（如芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用WB技術(shù)；芯片焊區(qū)與基板焊區(qū)或PWB焊區(qū)之間的鍵合可以應(yīng)用WB、TAB和FCB的方式。芯片焊區(qū)與引腳、基板焊區(qū)的連接屬于一級封裝的芯片互連，而與PWB焊區(qū)的連接屬于二級封裝的芯片互連。芯片焊區(qū)與封裝引腳的鍵合一般使用WB技術(shù)；芯片焊區(qū)與3.2芯片粘接

芯片的焊接是指半導(dǎo)體芯片與載體形成牢固的、傳導(dǎo)性或絕緣性連接的方法。焊接層除了為器件提供機(jī)械連接和電連接外，還須為器件提供良好的散熱通道。

將IC芯片固定安裝在基板上時(shí)，需要芯片和基板之間形成良好的歐姆接觸。芯片與基板間良好的歐姆接觸是保證功率器件正常工作的前提。歐姆接觸不良會使器件熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在器件中的分布，破壞器件的熱穩(wěn)定性，甚至使器件燒毀。

歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體的接觸，而其接觸面的電阻值遠(yuǎn)小于半導(dǎo)體本身的電阻，使得組件操作時(shí)，大部分的電壓降在活動區(qū)而不在接觸面。歐姆接觸指的是它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，而且不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。3.2芯片粘接歐姆接觸是指金屬1.Au-Si合金共熔法

芯片背面沉積Au層，基板或PWB上要有金屬化層（一般為Au或Pd鈀-Ag）。由于芯片背面有Si，而Au和Si在370℃有共熔點(diǎn)，這樣，在芯片燒結(jié)（即焊接）時(shí)，根據(jù)燒結(jié)溫度就能知道一定厚度的Au大約能夠使Si溶解多深。Au-Si合金共熔法可在多個(gè)IC芯片裝好后在H2保護(hù)下燒結(jié)，也可用超聲熔焊法逐個(gè)芯片超聲熔焊。2.Pb-Sn合金片焊接法

芯片背面為Au層或Ni層，基板為Au、Pd-Ag或Cu；保護(hù)氣氛中燒結(jié)。1.Au-Si合金共熔法2.Pb-Sn合3.導(dǎo)電膠粘接法

導(dǎo)電膠是含銀且具有良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹脂。這種方法不需要芯片背面和基板具有金屬化層，芯片粘接后，在烘箱中進(jìn)行導(dǎo)電膠的固化。4.有機(jī)樹脂基粘接法

以上方法適合于晶體管或小尺寸的IC。大尺寸的IC，只要求芯片與基板粘接牢固?？梢允褂酶叻肿硬牧系挠袡C(jī)粘接劑。3.導(dǎo)電膠粘接法4.有機(jī)樹脂基粘接法3.3引線鍵合（WB）技術(shù)

WB是將半導(dǎo)體芯片焊區(qū)（芯片I/O端）與微電子封裝的I/O引線（封裝引腳）或基板（或PWB）上的金屬布線焊區(qū)用金屬細(xì)絲連接起來的工藝技術(shù)。焊區(qū)金屬一般為Al或Au，金屬絲多是數(shù)十微米至數(shù)百微米直徑的Au絲、Al絲或Si-Al絲。其焊接方式主要有熱壓焊、超聲鍵合焊（超聲壓焊）和金絲球焊（超聲熱壓焊）三種。3.3引線鍵合（WB）技術(shù)WB(引線鍵合技術(shù))示意圖WB鍵合芯片WB(引線鍵合技術(shù))示意圖WB鍵合芯片3.3.1WB的分類與特點(diǎn)1.熱壓焊

熱壓焊是利用加熱和加壓力，使金屬絲（Au絲）與金屬焊區(qū)（Al或Au）壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區(qū)金屬發(fā)生塑性形變，同時(shí)破壞壓焊界面上的氧化層，使壓焊的金屬絲與焊區(qū)金屬接觸面的原子間達(dá)到原子的引力范圍，從而使原子間產(chǎn)生吸引力，達(dá)到“鍵合”的目的。3.3.1WB的分類與特點(diǎn)1.熱壓焊熱壓鍵合的機(jī)理鍵合所施加的壓力使金球發(fā)生很大的塑性變形，其表面上的滑移線使?jié)崈裘娉孰A梯狀，并在薄膜上也切出相應(yīng)的凸凹槽，表面的氧化膜被破壞，潔凈面之間相互接觸，發(fā)生擴(kuò)散，產(chǎn)生了連接。熱壓鍵合的機(jī)理鍵合所施加的壓力使金球發(fā)生很大的塑性變熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力一般是0.5-1.5N/點(diǎn)。壓焊時(shí)，芯片與焊頭均要加熱，焊頭加熱到150℃左右，芯片通常加熱到200℃以上，容易使焊絲和焊區(qū)形成氧化層。同時(shí)，由于芯片加熱溫度高，壓焊時(shí)間一長，容易損害芯片，也容易在高溫（>200℃）下形成異質(zhì)金屬（Au-Al）間化合物——“紫斑”和“白斑”，使壓焊點(diǎn)接觸電阻增大，影響器件的可靠性和使用壽命。熱壓焊時(shí)，金屬絲因變形過大而受損，焊點(diǎn)鍵合拉力?。?lt;0.05N/點(diǎn)），因此熱壓焊使用越來越少。熱壓焊的焊點(diǎn)一般為球形、楔形、針形和錐形等。焊接壓力用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形，

在IC

芯片上加熱加壓，使接觸面產(chǎn)生塑性變形并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之間的擴(kuò)散結(jié)合而完成球焊（第一焊點(diǎn)）；然后，焊頭通過復(fù)雜的三維移動到達(dá)集成電路底座外引線的內(nèi)引出端，再加熱加壓完成楔焊（第二焊點(diǎn)），從而完成一根線的連接。

第一焊點(diǎn)要使金屬絲端部熔成球形，而第二焊點(diǎn)不必在金屬絲端部熔成球形，是利用劈刀的特定形狀施加壓力以拉斷金屬絲。重復(fù)前面的過程，進(jìn)行第二根、第三根……金屬絲的焊接。用高壓電火花使金屬絲端部熔成球形，

在IC

芯與焊區(qū)鍵合（第一鍵合點(diǎn)）后劈刀上升加熱&加壓電弧成球夾緊金絲，拉斷形成楔形焊點(diǎn)后劈刀上升至一定高度劈刀快速移至第二鍵合點(diǎn)，形成弧形金絲球劈刀下降，鎖定焊球加熱&加壓芯片焊區(qū)內(nèi)引腳或基板焊區(qū)劈刀下降，鎖定焊球（劈刀未夾緊金絲，內(nèi)徑大于金絲直徑）電極與焊區(qū)鍵合（第一鍵合點(diǎn)）后劈刀上升加熱&加壓電弧成球夾緊金不同材料的形球工藝金絲形球的規(guī)范為15mA，30s；而在此參數(shù)下，即使有氬氣保護(hù)，生成的鋁球外觀皺折，內(nèi)部充滿空洞。鋁球的最佳規(guī)范為電流5A，時(shí)間0.38ms，Ar+H2保護(hù)。不同材料的形球工藝金絲形球的規(guī)范為15mA，30s；而

熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀劈刀內(nèi)徑芯片焊區(qū)熱壓焊第一焊點(diǎn)的外觀劈刀內(nèi)徑芯片焊區(qū)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)2.超聲焊

超聲焊（超聲鍵合），是利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過磁致伸縮換能器，在超高頻磁場感應(yīng)下，迅速伸縮而產(chǎn)生彈性振動，經(jīng)變幅桿傳給劈刀，使劈刀相應(yīng)振動；同時(shí)，在劈刀上施加一定的壓力。劈刀在兩種力的作用下，帶動Al絲在被焊焊區(qū)的金屬化層（如Al膜）表面迅速摩擦，使Al絲和Al膜表面產(chǎn)生塑性形變。這種形變破壞了Al層界面的氧化層，使兩個(gè)純凈的金屬面緊密接觸，達(dá)到原子間的鍵合，從而形成牢固的焊接。2.超聲焊原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動帶動絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破碎，純凈的金屬表面相互接觸，通過磨擦產(chǎn)生的熱量使金屬之間發(fā)生擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接。特點(diǎn)：1）可以適合細(xì)絲、粗絲以及金屬扁帶

2）不必外部加熱。對器件無熱影響

3）可以實(shí)現(xiàn)在玻璃陶瓷上的連接

4）適用于微小區(qū)域的連接原理：在常溫下利用超聲機(jī)械振動帶動絲與膜進(jìn)行磨擦，使氧化膜破鍵合過程中絲的變形特性

在超聲壓接中，絲的變形表現(xiàn)為兩個(gè)階段.第一階段主要發(fā)生絲與膜的磨擦過程；第二階段，絲與膜已經(jīng)發(fā)生了部分連接，主要發(fā)生的是劈刀與絲之間的滑動過程。鍵合過程中絲的變形特性在超聲壓接中，絲的變形表現(xiàn)為超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層，可提高焊接質(zhì)量，焊接強(qiáng)度高于熱壓焊（40μmAl絲的焊接強(qiáng)度可達(dá)0.1N/點(diǎn)以上）。超聲焊不需加熱，可在常溫下進(jìn)行，因此對芯片性能無損害，并且可以根據(jù)不同的需要隨時(shí)調(diào)節(jié)超聲鍵合能量和條件，以適應(yīng)不同尺寸的Al絲或Al帶。

超聲鍵合與熱壓焊相比，能充分去除焊接界面的金屬氧化層Al-Al超聲鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工作的可靠性。超聲鍵合采用超聲波的能量，使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。由于鍵合工具頭呈楔形，故又稱楔壓焊。注：超聲焊沒有電火花加熱過程，因此金屬絲端部無法形成球形，即主要是楔形鍵合。Al-Al超聲鍵合不產(chǎn)生任何化合物，可以保證器件長期工第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)3.金絲球焊(超聲熱壓焊)

金絲球焊具有操作方便、焊點(diǎn)牢固（直徑25μm的Au絲焊接強(qiáng)度為0.07-0.09N/點(diǎn)），壓點(diǎn)面積大且無方向性，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制下的高速自動化焊接。金絲球焊機(jī)還可以帶有超聲功能，從而又具有超聲焊的優(yōu)點(diǎn)，因此也叫做熱壓超聲焊或熱聲焊。

球焊時(shí)，襯底需加熱（金絲不需加熱），壓焊時(shí)加超聲，因此加熱溫度遠(yuǎn)低于熱壓焊（100℃左右），所加壓力一般為0.5N/點(diǎn)，與熱壓焊相同。由于是Au-Al接觸熱聲焊，盡管加熱溫度低，仍有Au-Al中間化合物生成。球焊只適于使用溫度較低、功率較小的IC和中小功率晶體管的焊接。3.金絲球焊(超聲熱壓焊)芯片第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)引線框架金絲球焊芯片第一鍵合點(diǎn)第二鍵合點(diǎn)引線框架金絲球焊超聲熱壓焊的優(yōu)勢結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比較超聲熱壓焊和熱壓焊的拉伸結(jié)果，在達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度超聲熱壓焊的時(shí)間和溫度都比熱壓焊小得多，超聲壓接時(shí)，一般需要3微米以上的振幅和約1秒的時(shí)間，而超聲熱壓焊只需要十分之一的振幅和二十分之一的時(shí)間。超聲熱壓焊的優(yōu)勢結(jié)合了超聲絲焊和熱壓焊兩者的優(yōu)點(diǎn)，比熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，區(qū)別在于熱壓鍵合采用加熱加壓；而熱超聲鍵合采用加熱加壓加超聲。3種引線鍵合方式各有特點(diǎn)，也有各自適用的產(chǎn)品。但由于熱超聲鍵合可降低熱壓溫度，提高鍵合強(qiáng)度，有利于器件可靠性等優(yōu)點(diǎn)，熱超聲鍵合已取代了熱壓鍵合和超聲鍵合，成為引線鍵合的主流鍵合方式。熱壓焊和金絲球焊的區(qū)別熱壓焊和熱壓超聲焊（金絲球焊）的原理基本相同，3.3.2引線鍵合的主要材料熱壓焊和金絲球焊主要選用Au絲，超聲焊主要用Al絲和Si-Al絲，或Cu-Si-Al絲等，且均需要經(jīng)過退火處理。Au-Au和Al-Al同種金屬間不會形成有害的金屬間化合物。3.3.2引線鍵合的主要材料熱壓焊和金絲球焊主要選3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策焊區(qū)和IC布線的材料主要是Al，而焊接材料除了Al絲超聲焊外，更多的是Au絲球焊和熱壓焊。Al絲超聲焊不會產(chǎn)生金屬間化合物（均是Al），而Au絲球焊和熱壓焊則會因?yàn)锳u-Al接觸而產(chǎn)生金屬間化合物AuAl2（300℃，紫斑），引起焊接的失效。除紫斑外，還有可能生成Au2Al（白斑）等化合物。3.3.3Au-Al焊接的問題及其對策焊區(qū)和IC布

為了減小Au-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長時(shí)間壓焊，器件的使用溫度也應(yīng)盡可能低一些。為了減小Au-Al金屬間化合物的產(chǎn)生，應(yīng)避免高溫下長3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)TAB技術(shù)早在1965年就由美國通用電氣（GE）公司研究發(fā)明出來，當(dāng)時(shí)稱為“微型封裝”。1971年，法國BullSA公司將它稱為“載帶自動焊”。這是一種有別于且優(yōu)于WB、用于薄型LSI芯片封裝的新型芯片互連技術(shù)。TAB是連接芯片焊區(qū)和基板焊區(qū)（或PWB焊區(qū)）的橋梁，包括芯片焊區(qū)凸點(diǎn)形成、載帶引線制作、載帶引線與芯片凸點(diǎn)焊接（內(nèi)引線焊接）、載帶外引線焊區(qū)與基板（或PWB）焊區(qū)的外引線焊接幾部分。3.4.1TAB技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r3.4載帶自動焊（TAB）技術(shù)TAB技術(shù)早在196用來焊接芯片PI框架（起支撐和保持引線圖形共面的作用）Cu箔Cu引線(內(nèi)引線)載帶上的金屬化部分(包括內(nèi)引線、外焊區(qū)、公共聯(lián)接處、測試點(diǎn)和邊緣框架)是由一張長條狀的Cu箔經(jīng)光刻后得到的。所有金屬化部分在內(nèi)引線與芯片焊接完成并沖斷公共聯(lián)接處之前在電路上是連通的。測試點(diǎn)是為了檢測光刻之后的金屬化部分是否形成電通路。公共聯(lián)接處是為了使多個(gè)內(nèi)引線圖形形成通路以實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)引線一次性電鍍（只對內(nèi)引線部分進(jìn)行電鍍金）。芯片與內(nèi)引線焊接后，切斷公共聯(lián)接處，使每一個(gè)焊接好的芯片+內(nèi)引線在電性能上獨(dú)立，然后利用外焊區(qū)進(jìn)行內(nèi)引線焊接通路的電性能檢測。檢測成功后，外焊區(qū)以內(nèi)的部分被沖斷脫離載帶，利用外焊區(qū)與基板或PWB焊區(qū)焊接在一起。公共聯(lián)接單元外引線焊區(qū)(引線外焊區(qū))外引線焊接時(shí)，此部分?jǐn)嚅_，引線外焊區(qū)與基板(或PWB)焊區(qū)焊接測試點(diǎn)未焊接芯片的載帶用來焊接芯片