版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
先進(jìn)制造技術(shù)半導(dǎo)體制造裝備先進(jìn)制造技術(shù)半導(dǎo)體制造裝備1半導(dǎo)體制造裝備概述課件2半導(dǎo)體制造裝備概述課件3半導(dǎo)體制造裝備概述課件4微電子封裝一般可分為4級(jí),如圖所示,即:0級(jí)封裝———芯片上器件本體的互連1級(jí)封裝———芯片(1個(gè)或多個(gè))上的輸入/輸出與基板互連2級(jí)封裝———將封裝好的元器件或多芯片組件用多層互連布線板(PWB)組裝成電子部件,插件或小整機(jī)3級(jí)封裝———用插件或小整機(jī)組裝成機(jī)柜整機(jī)系統(tǒng)微電子封裝一般可分為4級(jí),如圖所示,即:5半導(dǎo)體制造裝備概述課件6半導(dǎo)體制造裝備概述芯片制造(前道)單晶硅拉制、切片、表面處理、光刻、減薄、劃片芯片封裝(后道)測(cè)試、滴膠、Diebonding、Wirebonding、壓模半導(dǎo)體制造裝備概述芯片制造(前道)7半導(dǎo)體封裝的基本形式按其外部封裝型式分:雙列直插式封裝(DIP)表面安裝技術(shù)(SMT)
無引線陶瓷片式載體(LCCC)塑料有引線片式載體(PLCC)四邊引線扁平封裝(QFP)四邊引線塑料扁平封裝(PQFP)平面陣列型(PGA)球柵陣列封裝(BGA)半導(dǎo)體封裝的基本形式8半導(dǎo)體制造裝備概述課件9半導(dǎo)體制造裝備概述課件10Chiptosubstrateinterconnecttechnologies按芯片的內(nèi)部連接方式來分Chiptosubstrateinterconnect11外引線鍵合外引線鍵合過程示意圖將帶引線的芯片從載帶上切下的示意圖外引線鍵合外引線鍵合過程示意圖將帶引線的芯片從載帶上切下的示12TAB技術(shù)中的載帶TAB技術(shù)中的載帶13概括而言,電子封裝技術(shù)已經(jīng)歷了四代,現(xiàn)正在進(jìn)入第五代。第一代:60年代前采用的是接線板焊接的方式,框架為電路板,主要插裝元件是電子管。第二代:60年代采用穿孔式印刷電路板(PCB)封裝,主要元件是晶體管和柱型元件。第三代:70年代用自動(dòng)插裝方式將DIP為代表的集成電路封裝在PCB板上,這是穿孔式封裝技術(shù)的全盛時(shí)期。第四代:從80年代開始,采用SMT將表面安裝元件(SMC)和表面安裝器件(SMD)安裝在PCB表面上。這一封裝技術(shù)的革命改變了元器件和電子產(chǎn)品的面貌。第五代:這是90年代顯露頭角的微封裝技術(shù),是上一代封裝技術(shù)的發(fā)展和延伸,是將多層PCB技術(shù)、高密度互連技術(shù)、SMT、微型元器件封裝技術(shù)綜合并發(fā)展,其代表性技術(shù)就是金屬陶瓷封裝(MCP),典型產(chǎn)品是MCM。最近由于系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)和全片規(guī)模集成(WSI)技術(shù)的發(fā)展,微電子封裝技術(shù)正孕育著重大的突破概括而言,電子封裝技術(shù)已經(jīng)歷了四代,現(xiàn)正在進(jìn)入第五代。14半導(dǎo)體后封裝的發(fā)展趨勢(shì)向表面安裝技術(shù)(SMT)發(fā)展1988年SMT技術(shù)約占封裝市場(chǎng)份額的17.5%,1993年占44%,1998年占75%。傳統(tǒng)的雙列直插封裝所占份額越來越小,取而代之的是表面安裝類型的封裝,如有引線塑料片式載體,無引線陶瓷片式載體,四邊引線塑料扁平封裝,塑料球柵陣列封裝(PBGA)和陶瓷球柵陣列封裝(CBGA)等,尤其是PQFP和BGA兩種類型最具典型.半導(dǎo)體后封裝的發(fā)展趨勢(shì)15向高密度發(fā)展目前,陶瓷外殼(CCGA)已達(dá)1089只管腳、CBGA達(dá)625只管腳、間距達(dá)0.5mm、PQFP達(dá)376只管腳、TBGA達(dá)1000只管腳。根據(jù)美國SIA發(fā)展規(guī)劃,到2007年,最大芯片尺寸將增大到1000mm*2,同時(shí)每枚芯片上的輸入/輸出數(shù)最多將達(dá)到5000個(gè),焊點(diǎn)尺寸將縮小到0.127mm以下向高密度發(fā)展16從單芯片封裝向多芯片封裝發(fā)展MCM起步于90年代初,由于MCM的高密度、高性能和高可靠性而倍受青睞。受到世界各國的極大關(guān)注,紛紛投入巨額資金,如美國政府3年投入5億美元,IBM在10年投入10億美元來發(fā)展MCM,據(jù)預(yù)測(cè),1999年全球MCM產(chǎn)品銷售額將達(dá)200億美元。目前最高水平的MCM—C是IBM的產(chǎn)品,200mm*2、78層、300多萬個(gè)通孔,1400m互連線,1800只管腳,200W功耗從單芯片封裝向多芯片封裝發(fā)展17由陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展在陶瓷封裝向高密度,多引線和低功耗展的同時(shí),越來越多的領(lǐng)域正在由塑料封裝所取代。而且,新的塑料封裝形式層出不窮,目前以PQFP和PBGA為主,全部用于表面安裝,這些塑料封裝占領(lǐng)著90%以上的市場(chǎng)由陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展18高密度封裝中的關(guān)鍵技術(shù)從技術(shù)發(fā)展觀點(diǎn)來看,作為高密度封裝的關(guān)鍵技術(shù)主要有:TCP,BGA,FCT,CSP,MCM和三維封裝載帶封裝
它可以提供超窄的引線間距和很薄的封裝外形,且在PCB板上占據(jù)很小的面積,可用于高I/O數(shù)的ASIC和微處理器,東芝公司1996年問世的筆記本電腦中就使用了TCP承載CPU,其引線間距0.25mm,焊接精度為±30μm,據(jù)報(bào)道,最小間距可達(dá)0.15mm高密度封裝中的關(guān)鍵技術(shù)載帶封裝19球柵陣列封裝(BGA)BGA技術(shù)的最大特點(diǎn)是器件與PCB板之間的互連由引線改為小球,制作小球的材料通常采用合金焊料或有機(jī)導(dǎo)電樹脂。采用BGA技術(shù)容易獲得I/O數(shù)超過600個(gè)的封裝體。由于BGA完全采用與QFP相同的SMT回流焊工藝,避免了QFP中的超窄間距,可以提供較大的焊盤區(qū),因此使焊接工藝更加簡(jiǎn)單,強(qiáng)度大大提高,可靠性明顯改善球柵陣列封裝(BGA)20BGA的尺寸通常大于CSP(芯片規(guī)模封裝),在21~40mm之間??煞譃樗芰希拢牵?PBGA)、陶瓷BGA(CBGA)或載帶BGA(TBGA)。在PBGA中,通常用引線鍵合采用焊球或引線鍵合將芯片貼在陶瓷基板上;在TBGA中,用標(biāo)準(zhǔn)TAB內(nèi)引線鍵合工藝或焊球?qū)⑿酒N在其帶狀框架上BGA的尺寸通常大于CSP(芯片規(guī)模封裝),在21~21半導(dǎo)體制造裝備概述課件22半導(dǎo)體制造裝備概述課件23芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝(CSP)芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝統(tǒng)稱為CSP,它被認(rèn)為是本世紀(jì)先進(jìn)封裝的主流技術(shù)。在芯片規(guī)模封裝中,封裝體的尺寸是芯片尺寸的1.2倍以下;芯片尺寸封裝中封裝體的尺寸與芯片尺寸基本相當(dāng)。這是在電路板面積不變的前提下,希望更換大芯片的集成電路時(shí)提出的。在這種情況下,將框架引線伸展到芯片上方形成芯片引線(LOC),封裝尺寸不變,芯片面積增大,封裝體面積與芯片面積的比值變小芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝(CSP)24半導(dǎo)體制造裝備概述課件25多芯片組件(MCM)將多只合格的裸芯片(KGD)直接封裝在多層互連基板上,并與其它元器件一起構(gòu)成具有部件或系統(tǒng)功能的多芯片組件(MCM),已成為蜚聲全球的90年代代表性技術(shù)。多芯片組件(MCM)26半導(dǎo)體制造裝備概述課件27MCM封裝MCM封裝28COB----ChipOnBoardCOB----ChipOnBoard29半導(dǎo)體制造裝備概述課件30ChiponBoard----COBChiponBoard----COB31DieBondingDieBonding32半導(dǎo)體制造裝備概述課件33半導(dǎo)體制造裝備概述課件34半導(dǎo)體制造裝備概述課件35HistoryandapplicationsofwirebondingWirebondingistheearliesttechniqueofdeviceassembly,whosefirstresultwaspublishedbyBellLaboratoriesin1957.Sinethen,thetechniquehasbeenextremelydevelopedHistoryandapplicationsofwi36AdvantageFullyautomaticmachineshavebeendevelopedforvolumeproduction.Bondingparameterscanbepreciselycontrolled;mechanicalpropertiesofwirescanbehighlyreproduced.Bondingspeedcanreach100-125mspereachwireinterconnection(twoweldsandawireloop).Mostreliabilityproblemscanbeeliminatedwithproperlycontrolledandmuchimprovedtools(capillariesandwedges)andprocesses.Specificbondingtoolsandwirescanbeselectedbypackagingengineerstomeettherequirements.Infrastructureofthetechniquehasbeencomprisedbylargewirebondingknowledge,manufacturingpeople,equipmentvendersandmaterials.AdvantageFullyautomaticmachi37Themostpopularapplicationsthatusewirebondingare:Singleandmultitieredcofiredceramicandplasticballgridarrays(BGAs),singlechipandmultichipCeramicandplasticquadflatpackages(CerQuadsandPQFPs)Chipscalepackages(CSPs)Chiponboard(COB)Themostpopularapplications38BallbondWedgebondWirebonding的基本形式BallbondWedgebondWirebonding39Firstandsecondbondcomparison.(A)Ballbondingfirstbond.(B)Ballbondingsecondbond:stitchbondandtailbond.(C)Wedgebondingfirstbond.(D)Wedgebondingsecondbond.Firstandsecondbondcomparis40半導(dǎo)體制造裝備概述課件41Wedgebondthebondingprocesscanbedefinedtothreemajorprocesses:
thermocompressionbonding(T/C)ultrasonicbonding(U/S)thermosonicbonding(T/S)asshowninTable1-1Wedgebond42半導(dǎo)體制造裝備概述課件43半導(dǎo)體制造裝備概述課件44BallBondingBallBonding45Thecapillariesaretypically1.585mmindiameterand11.1mmlong.Theyhavealargeentryholeatthetopandthentheholetapersdowntoasmallholediametertypicallybetween38-50mm,Thecapillariesaretypically4640-μmpadpitchballandwedgefirstbondcomparison.40-μmpadpitchballand47Schematicofdifferentlooping.(A)Ballbondinglooping.(B)Traditionalwedgeradialbondinglooping.(C)WedgebondingConstantGaplooping.Schematicofdifferentlooping4840mmpitchfirstbond.40mmpitchfirstbond.4940mmlooping.Shortwiresaretoground.Longwiresaretotheleads.40mmlooping.Shortwiresare50Wedgestitchbonding.Wedgestitchbonding.51半導(dǎo)體制造裝備概述課件52半導(dǎo)體制造裝備概述課件53半導(dǎo)體制造裝備概述課件54半導(dǎo)體制造裝備概述課件55LimitationofwirebondingFortheapplicationofwirebondingmethod,terminalsofchipshavetobearrangedattheperipheryofthechips,otherwiseshortcircuitiseasilycaused.Therefore,wirebondingtechniqueisdifficultforhighI/O(>500)interconnections.Limitationofwirebonding56BondingparametersBondingparametersareextremelyimportantbecausetheycontrolthebondingyieldandreliabilitydirectly.Thekeyvariablesforwirebondinginclude:·Bondingforceandpressureuniformity·Bondingtemperature·Bondingtime·UltrasonicfrequencyandpowerBondingparameters57BonddesignBallbonding·Ballsizeisapproximately2to3timesthewirediameter,1.5timesforsmallballapplicationswithfinepitches,and3to4timesforlargebondpadapplication.·Bondsizeshouldnotexceed3/4ofthepadsize,about2.5to5timesthewirediameter,dependingonthegeometryandmovingdirectionofcapillaryduringbonding.·Loopheightsof150umarenowcommon,butverydependingonthewirediameterandapplications.·Looplengthshouldbelessthan100timesthewirediameter.However,insomecases,highI/Osforinstance,wirelengthshavetoincreasetomorethan5mm.Thewirebondermustsuspendthelengthofwirebetweenthedieandleadframewithoutverticalsaggingorhorizontalswaying.Bonddesign58Wedgebonding·Ahigh-strengthwedgebondispossibleeventhebondisonly2-3mmwiderthanwirediameter.·Padlengthmustsupportthelongdimensionofthewedgebondaswellasthetail.·Thepad'slongaxisshouldbeorientedalongtheintendedwirepath.·Bondpitchmustbedesignedtomaintainconsistentdistancebetweenwires.Wedgebonding59CleaningToensurebondabilityandreliabilityofwirebond,oneofthecriticalconditionsisthatthebondingsurfacemustbefreeofanycontaminants.Thereforecleaningisanimportantworkbeforebonding.Themethodusuallyadaptedismolecularcleaningmethod,plasmaorUV-ozonecleaningmethod.Cleaning60BondevaluationDestructivebondpulltest(Method2011)Internalvisual(Method2010;TestconditionAandB)Delaymeasurements(Method3003)Nondestructivebondpulltest(Method2023)BallbondsheartestConstantacceleration(Method2001;TestconditionE)Randomvibration(Method2026)Mechanicalshock(Method2002)Stabilizationbake(Method1008)Moistureresistance(Method1004)Bondevaluation61Destructivebondpulltest(Method2011)Destructivebondpulltest(Me62Ifboththebondsareatthesamelevelandthehookisappliedatthecenter,theforcescanberepresentedWhenthebothanglesare30o,thepullforceisequaltothebreakload.Thefailureduringpulltestmayoccuratoneofthefivepositionsinthewirebondstructure:A.LiftofffirstbondB.WirebreakattransitionfirstbondC.WirebreakmidspanD.WirebreakattransitionsecondbondE.LiftoffsecondbondWhenproperlypulled,thebondshouldfailatBorD.IffailuresoccuratA,C,orE,thenthebondingparameters,metallization,bondingmachine,bondingtool,hook,hastobereviewed.Ifboththebondsareatthesa63Flip-ChipTechnologyFlip-ChipTechnology64Advantages:·Smallersize:SmallerICfootprint(onlyabout5%ofthatofpackagedICe.g.quadflatpack),reducedheightandweight.·Increasedfunctionality:TheuseofflipchipsallowanincreaseinthenumberofI/O.I/Oisnotlimitedtotheperimeterofthechipasinwirebonding.Anareaarraypadlayoutenablesmoresignal,powerandgroundconnectionsinlessspace.Aflipchipcaneasilyhandlemorethan400pads.·Improvedperformance:Shortinterconnectdeliverslowinductance,resistanceandcapacitance,smallelectricaldelays,goodhighfrequencycharacteristics,thermalpathfromthebacksideofthedie.·Improvedreliability:Epoxyunderfillinlargechipsensureshighreliability.Flip-chipscanreducethenumberconnectionsperpinfromthreetoone.·Improvedthermalcapabilities:Becauseflipchipsarenotencapsulated,thebacksideofthechipcanbeusedforefficientcooling.·Lowcost:Batchbumpingprocess,costofbumpingdecreases,costreductionsintheunderfill-processAdvantages:65Disadvantages:·Difficulttestingofbaredies.·Limitedavailabilityofbumpedchips.·ChallengeforPCBtechnologyaspitchesbecomeveryfineandbumpcountsarehigh.·ForinspectionofhiddenjointsanX-rayequipmentisneeded.·WeakprocesscompatibilitywithSMT.·Handlingofbarechipsisdifficult.·Highassemblyaccuracyneeded.·Withpresentdaymaterialsunderfillingprocesswithaconsiderablecuringtimeisneeded.·Lowreliabilityforsomesubstrates.·Repairingisdifficultorimpossible.Disadvantages:66底部填充工藝(UnderfillingProcess)溫度膨脹系數(shù)小于3ppm/℃的硅器件直接同有機(jī)物印制線路板(溫度膨脹系數(shù)在18~50ppm/℃)壓接在一起,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熱機(jī)應(yīng)力和疲勞,俗稱“熱機(jī)失配底部填充料鎖住倒裝片和印制板示意圖底部填充工藝(UnderfillingProcess)底67半導(dǎo)體制造裝備概述課件68Flipchipjoiningusingadhesives(isotropic,anisotropic,nonconductive)Flipchipjoiningusingadhesi69Flipchipjoiningbythermocompression.FlipchipthermosonicjoiningFlipchipjoiningbythermocom70FlipchipbondingusingthermocompressionFlipchipbondingusingthermo71Flipchipprocessbysolderjoining·diepreparing(testing,bumping,dicing)·substratepreparing(fluxapplicationorsolderpasteprinting)·pick,alignmentandplace·reflowsoldering·cleaningoffluxresidues(optional)·underfilldispensing·underfillcuring.Flipchipprocessbysolderjo72半導(dǎo)體制造裝備概述課件73半導(dǎo)體制造裝備概述課件74半導(dǎo)體制造裝備概述課件75半導(dǎo)體制造裝備概述課件76FlipchipjoiningusingadhesivesFlipchipjoiningusingadhesi77半導(dǎo)體制造裝備概述課件78IntroductiontoCSPTechnologyDescriptionofvarioustypesofCSPsIntroductiontoCSPTechnology79半導(dǎo)體制造裝備概述課件80BallGridArray(BGA)TechnologyBallGridArray(BGA)Technolo81ItisanICpackageforactivedevicesintendedforsurfacemountapplicationsItisanareaarraypackage,i.e.utilizingwholeorpartofthedevicefootprintforinterconnectionsTheinterconnectionsaremadeofballs(spheres)ofmostoftenasolderalloyorsometimesothermetalsMorespecifically,theBGApackageusuallyfulfilsthefollowingadditionalrequirements:Thelengthofthepackagebody(mostoftensquare)rangesfrom7to50mmLeadcountsover1000possible,but50to500rangemostcommontodayThepitch,i.ecenter-to-centerdistance,oftheballsisgenerallybetween1.0and1.5mmItisanICpackageforactive82Figure2.A160-lead0.3mm(11.8mil)pitchQFPplacedonagridof1.5mmpitchspheres(bottomsideofaPBGAS225).Figure2.A160-lead0.3mm(183半導(dǎo)體制造裝備概述課件84半導(dǎo)體制造裝備概述課件85Figure5.Across-sectionofaTape(orTAB)BGA-TBGA.Figure5.Across-sectionofa86Across-sectionofaSuperBGA-SBGA.Across-sectionofaSuperBGA87半導(dǎo)體制造裝備概述課件88半導(dǎo)體制造裝備概述課件89半導(dǎo)體制造裝備概述課件90半導(dǎo)體制造裝備概述課件91半導(dǎo)體制造裝備概述課件92先進(jìn)制造技術(shù)半導(dǎo)體制造裝備先進(jìn)制造技術(shù)半導(dǎo)體制造裝備93半導(dǎo)體制造裝備概述課件94半導(dǎo)體制造裝備概述課件95半導(dǎo)體制造裝備概述課件96微電子封裝一般可分為4級(jí),如圖所示,即:0級(jí)封裝———芯片上器件本體的互連1級(jí)封裝———芯片(1個(gè)或多個(gè))上的輸入/輸出與基板互連2級(jí)封裝———將封裝好的元器件或多芯片組件用多層互連布線板(PWB)組裝成電子部件,插件或小整機(jī)3級(jí)封裝———用插件或小整機(jī)組裝成機(jī)柜整機(jī)系統(tǒng)微電子封裝一般可分為4級(jí),如圖所示,即:97半導(dǎo)體制造裝備概述課件98半導(dǎo)體制造裝備概述芯片制造(前道)單晶硅拉制、切片、表面處理、光刻、減薄、劃片芯片封裝(后道)測(cè)試、滴膠、Diebonding、Wirebonding、壓模半導(dǎo)體制造裝備概述芯片制造(前道)99半導(dǎo)體封裝的基本形式按其外部封裝型式分:雙列直插式封裝(DIP)表面安裝技術(shù)(SMT)
無引線陶瓷片式載體(LCCC)塑料有引線片式載體(PLCC)四邊引線扁平封裝(QFP)四邊引線塑料扁平封裝(PQFP)平面陣列型(PGA)球柵陣列封裝(BGA)半導(dǎo)體封裝的基本形式100半導(dǎo)體制造裝備概述課件101半導(dǎo)體制造裝備概述課件102Chiptosubstrateinterconnecttechnologies按芯片的內(nèi)部連接方式來分Chiptosubstrateinterconnect103外引線鍵合外引線鍵合過程示意圖將帶引線的芯片從載帶上切下的示意圖外引線鍵合外引線鍵合過程示意圖將帶引線的芯片從載帶上切下的示104TAB技術(shù)中的載帶TAB技術(shù)中的載帶105概括而言,電子封裝技術(shù)已經(jīng)歷了四代,現(xiàn)正在進(jìn)入第五代。第一代:60年代前采用的是接線板焊接的方式,框架為電路板,主要插裝元件是電子管。第二代:60年代采用穿孔式印刷電路板(PCB)封裝,主要元件是晶體管和柱型元件。第三代:70年代用自動(dòng)插裝方式將DIP為代表的集成電路封裝在PCB板上,這是穿孔式封裝技術(shù)的全盛時(shí)期。第四代:從80年代開始,采用SMT將表面安裝元件(SMC)和表面安裝器件(SMD)安裝在PCB表面上。這一封裝技術(shù)的革命改變了元器件和電子產(chǎn)品的面貌。第五代:這是90年代顯露頭角的微封裝技術(shù),是上一代封裝技術(shù)的發(fā)展和延伸,是將多層PCB技術(shù)、高密度互連技術(shù)、SMT、微型元器件封裝技術(shù)綜合并發(fā)展,其代表性技術(shù)就是金屬陶瓷封裝(MCP),典型產(chǎn)品是MCM。最近由于系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)和全片規(guī)模集成(WSI)技術(shù)的發(fā)展,微電子封裝技術(shù)正孕育著重大的突破概括而言,電子封裝技術(shù)已經(jīng)歷了四代,現(xiàn)正在進(jìn)入第五代。106半導(dǎo)體后封裝的發(fā)展趨勢(shì)向表面安裝技術(shù)(SMT)發(fā)展1988年SMT技術(shù)約占封裝市場(chǎng)份額的17.5%,1993年占44%,1998年占75%。傳統(tǒng)的雙列直插封裝所占份額越來越小,取而代之的是表面安裝類型的封裝,如有引線塑料片式載體,無引線陶瓷片式載體,四邊引線塑料扁平封裝,塑料球柵陣列封裝(PBGA)和陶瓷球柵陣列封裝(CBGA)等,尤其是PQFP和BGA兩種類型最具典型.半導(dǎo)體后封裝的發(fā)展趨勢(shì)107向高密度發(fā)展目前,陶瓷外殼(CCGA)已達(dá)1089只管腳、CBGA達(dá)625只管腳、間距達(dá)0.5mm、PQFP達(dá)376只管腳、TBGA達(dá)1000只管腳。根據(jù)美國SIA發(fā)展規(guī)劃,到2007年,最大芯片尺寸將增大到1000mm*2,同時(shí)每枚芯片上的輸入/輸出數(shù)最多將達(dá)到5000個(gè),焊點(diǎn)尺寸將縮小到0.127mm以下向高密度發(fā)展108從單芯片封裝向多芯片封裝發(fā)展MCM起步于90年代初,由于MCM的高密度、高性能和高可靠性而倍受青睞。受到世界各國的極大關(guān)注,紛紛投入巨額資金,如美國政府3年投入5億美元,IBM在10年投入10億美元來發(fā)展MCM,據(jù)預(yù)測(cè),1999年全球MCM產(chǎn)品銷售額將達(dá)200億美元。目前最高水平的MCM—C是IBM的產(chǎn)品,200mm*2、78層、300多萬個(gè)通孔,1400m互連線,1800只管腳,200W功耗從單芯片封裝向多芯片封裝發(fā)展109由陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展在陶瓷封裝向高密度,多引線和低功耗展的同時(shí),越來越多的領(lǐng)域正在由塑料封裝所取代。而且,新的塑料封裝形式層出不窮,目前以PQFP和PBGA為主,全部用于表面安裝,這些塑料封裝占領(lǐng)著90%以上的市場(chǎng)由陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展110高密度封裝中的關(guān)鍵技術(shù)從技術(shù)發(fā)展觀點(diǎn)來看,作為高密度封裝的關(guān)鍵技術(shù)主要有:TCP,BGA,FCT,CSP,MCM和三維封裝載帶封裝
它可以提供超窄的引線間距和很薄的封裝外形,且在PCB板上占據(jù)很小的面積,可用于高I/O數(shù)的ASIC和微處理器,東芝公司1996年問世的筆記本電腦中就使用了TCP承載CPU,其引線間距0.25mm,焊接精度為±30μm,據(jù)報(bào)道,最小間距可達(dá)0.15mm高密度封裝中的關(guān)鍵技術(shù)載帶封裝111球柵陣列封裝(BGA)BGA技術(shù)的最大特點(diǎn)是器件與PCB板之間的互連由引線改為小球,制作小球的材料通常采用合金焊料或有機(jī)導(dǎo)電樹脂。采用BGA技術(shù)容易獲得I/O數(shù)超過600個(gè)的封裝體。由于BGA完全采用與QFP相同的SMT回流焊工藝,避免了QFP中的超窄間距,可以提供較大的焊盤區(qū),因此使焊接工藝更加簡(jiǎn)單,強(qiáng)度大大提高,可靠性明顯改善球柵陣列封裝(BGA)112BGA的尺寸通常大于CSP(芯片規(guī)模封裝),在21~40mm之間??煞譃樗芰希拢牵?PBGA)、陶瓷BGA(CBGA)或載帶BGA(TBGA)。在PBGA中,通常用引線鍵合采用焊球或引線鍵合將芯片貼在陶瓷基板上;在TBGA中,用標(biāo)準(zhǔn)TAB內(nèi)引線鍵合工藝或焊球?qū)⑿酒N在其帶狀框架上BGA的尺寸通常大于CSP(芯片規(guī)模封裝),在21~113半導(dǎo)體制造裝備概述課件114半導(dǎo)體制造裝備概述課件115芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝(CSP)芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝統(tǒng)稱為CSP,它被認(rèn)為是本世紀(jì)先進(jìn)封裝的主流技術(shù)。在芯片規(guī)模封裝中,封裝體的尺寸是芯片尺寸的1.2倍以下;芯片尺寸封裝中封裝體的尺寸與芯片尺寸基本相當(dāng)。這是在電路板面積不變的前提下,希望更換大芯片的集成電路時(shí)提出的。在這種情況下,將框架引線伸展到芯片上方形成芯片引線(LOC),封裝尺寸不變,芯片面積增大,封裝體面積與芯片面積的比值變小芯片規(guī)模封裝與芯片尺寸封裝(CSP)116半導(dǎo)體制造裝備概述課件117多芯片組件(MCM)將多只合格的裸芯片(KGD)直接封裝在多層互連基板上,并與其它元器件一起構(gòu)成具有部件或系統(tǒng)功能的多芯片組件(MCM),已成為蜚聲全球的90年代代表性技術(shù)。多芯片組件(MCM)118半導(dǎo)體制造裝備概述課件119MCM封裝MCM封裝120COB----ChipOnBoardCOB----ChipOnBoard121半導(dǎo)體制造裝備概述課件122ChiponBoard----COBChiponBoard----COB123DieBondingDieBonding124半導(dǎo)體制造裝備概述課件125半導(dǎo)體制造裝備概述課件126半導(dǎo)體制造裝備概述課件127HistoryandapplicationsofwirebondingWirebondingistheearliesttechniqueofdeviceassembly,whosefirstresultwaspublishedbyBellLaboratoriesin1957.Sinethen,thetechniquehasbeenextremelydevelopedHistoryandapplicationsofwi128AdvantageFullyautomaticmachineshavebeendevelopedforvolumeproduction.Bondingparameterscanbepreciselycontrolled;mechanicalpropertiesofwirescanbehighlyreproduced.Bondingspeedcanreach100-125mspereachwireinterconnection(twoweldsandawireloop).Mostreliabilityproblemscanbeeliminatedwithproperlycontrolledandmuchimprovedtools(capillariesandwedges)andprocesses.Specificbondingtoolsandwirescanbeselectedbypackagingengineerstomeettherequirements.Infrastructureofthetechniquehasbeencomprisedbylargewirebondingknowledge,manufacturingpeople,equipmentvendersandmaterials.AdvantageFullyautomaticmachi129Themostpopularapplicationsthatusewirebondingare:Singleandmultitieredcofiredceramicandplasticballgridarrays(BGAs),singlechipandmultichipCeramicandplasticquadflatpackages(CerQuadsandPQFPs)Chipscalepackages(CSPs)Chiponboard(COB)Themostpopularapplications130BallbondWedgebondWirebonding的基本形式BallbondWedgebondWirebonding131Firstandsecondbondcomparison.(A)Ballbondingfirstbond.(B)Ballbondingsecondbond:stitchbondandtailbond.(C)Wedgebondingfirstbond.(D)Wedgebondingsecondbond.Firstandsecondbondcomparis132半導(dǎo)體制造裝備概述課件133Wedgebondthebondingprocesscanbedefinedtothreemajorprocesses:
thermocompressionbonding(T/C)ultrasonicbonding(U/S)thermosonicbonding(T/S)asshowninTable1-1Wedgebond134半導(dǎo)體制造裝備概述課件135半導(dǎo)體制造裝備概述課件136BallBondingBallBonding137Thecapillariesaretypically1.585mmindiameterand11.1mmlong.Theyhavealargeentryholeatthetopandthentheholetapersdowntoasmallholediametertypicallybetween38-50mm,Thecapillariesaretypically13840-μmpadpitchballandwedgefirstbondcomparison.40-μmpadpitchballand139Schematicofdifferentlooping.(A)Ballbondinglooping.(B)Traditionalwedgeradialbondinglooping.(C)WedgebondingConstantGaplooping.Schematicofdifferentlooping14040mmpitchfirstbond.40mmpitchfirstbond.14140mmlooping.Shortwiresaretoground.Longwiresaretotheleads.40mmlooping.Shortwiresare142Wedgestitchbonding.Wedgestitchbonding.143半導(dǎo)體制造裝備概述課件144半導(dǎo)體制造裝備概述課件145半導(dǎo)體制造裝備概述課件146半導(dǎo)體制造裝備概述課件147LimitationofwirebondingFortheapplicationofwirebondingmethod,terminalsofchipshavetobearrangedattheperipheryofthechips,otherwiseshortcircuitiseasilycaused.Therefore,wirebondingtechniqueisdifficultforhighI/O(>500)interconnections.Limitationofwirebonding148BondingparametersBondingparametersareextremelyimportantbecausetheycontrolthebondingyieldandreliabilitydirectly.Thekeyvariablesforwirebondinginclude:·Bondingforceandpressureuniformity·Bondingtemperature·Bondingtime·UltrasonicfrequencyandpowerBondingparameters149BonddesignBallbonding·Ballsizeisapproximately2to3timesthewirediameter,1.5timesforsmallballapplicationswithfinepitches,and3to4timesforlargebondpadapplication.·Bondsizeshouldnotexceed3/4ofthepadsize,about2.5to5timesthewirediameter,dependingonthegeometryandmovingdirectionofcapillaryduringbonding.·Loopheightsof150umarenowcommon,butverydependingonthewirediameterandapplications.·Looplengthshouldbelessthan100timesthewirediameter.However,insomecases,highI/Osforinstance,wirelengthshavetoincreasetomorethan5mm.Thewirebondermustsuspendthelengthofwirebetweenthedieandleadframewithoutverticalsaggingorhorizontalswaying.Bonddesign150Wedgebonding·Ahigh-strengthwedgebondispossibleeventhebondisonly2-3mmwiderthanwirediameter.·Padlengthmustsupportthelongdimensionofthewedgebondaswellasthetail.·Thepad'slongaxisshouldbeorientedalongtheintendedwirepath.·Bondpitchmustbedesignedtomaintainconsistentdistancebetweenwires.Wedgebonding151CleaningToensurebondabilityandreliabilityofwirebond,oneofthecriticalconditionsisthatthebondingsurfacemustbefreeofanycontaminants.Thereforecleaningisanimportantworkbeforebonding.Themethodusuallyadaptedismolecularcleaningmethod,plasmaorUV-ozonecleaningmethod.Cleaning152BondevaluationDestructivebondpulltest(Method2011)Internalvisual(Method2010;TestconditionAandB)Delaymeasurements(Method3003)Nondestructivebondpulltest(Method2023)BallbondsheartestConstantacceleration(Method2001;TestconditionE)Randomvibration(Method2026)Mechanicalshock(Method2002)Stabilizationbake(Method1008)Moistureresistance(Method1004)Bondevaluation153Destructivebondpulltest(Method2011)Destructivebondpulltest(Me154Ifboththebondsareatthesamelevelandthehookisappliedatthecenter,theforcescanberepresentedWhenthebothanglesare30o,thepullforceisequaltothebreakload.Thefailureduringpulltestmayoccuratoneofthefivepositionsinthewirebondstructure:A.LiftofffirstbondB.WirebreakattransitionfirstbondC.WirebreakmidspanD.WirebreakattransitionsecondbondE.LiftoffsecondbondWhenproperlypulled,thebondshouldfailatBorD.IffailuresoccuratA,C,orE,thenthebondingparameters,metallization,bondingmachine,bondingtool,hook,hastobereviewed.Ifboththebondsareatthesa155Flip-ChipTechnologyFlip-ChipTechnology156Advantages:·Smallersize:SmallerICfootprint(onlyabout5%ofthatofpackagedICe.g.quadflatpack),reducedheightandweight.·Increasedfunctionality:TheuseofflipchipsallowanincreaseinthenumberofI/O.I/Oisnotlimitedtotheperimeterofthechipasinwirebonding.Anareaarraypadlayoutenablesmoresignal,powerandgroundconnectionsinlessspace.Aflipchipcaneasilyhandlemorethan400pads.·Improvedperformance:Shortinterconnectdeliverslowinductance,resistanceandcapacitance,smallelectricaldelays,goodhighfrequencycharacteristics,thermalpathfromthebacksideofthedie.·Improvedreliability:Epoxyunderfillinlargechipsensureshighreliability.Flip-chipscanreducethenumberconnectionsperpinfromthreetoone.·Improvedthermalcapabilities:Becauseflipchipsarenotencapsulated,thebacksideofthechipcanbeusedforefficientcooling.·Lowcost:Batchbumpingprocess,costofbumpingdecreases,costreductionsintheunderfill-processAdvantages:157Disadvantages:·Difficulttestingofbaredies.·Limitedavailabilityofbumpedchips.·ChallengeforPCBtechnologyaspitchesbecomeveryfineandbumpcountsarehigh.·Forins
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- B1級(jí)技術(shù)支持測(cè)驗(yàn)與練習(xí)工具介紹
- 采購合同風(fēng)險(xiǎn)管理及防范措施
- 焊接與切割作業(yè)安全操作標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)
- 企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)及執(zhí)行方案
- 小學(xué)語文經(jīng)典閱讀教案設(shè)計(jì)
- 幼兒園戶外活動(dòng)安全管理方案范本
- 人用藥物注冊(cè)申報(bào)資料編寫指南
- 2025年全國雕塑師資格認(rèn)證考試指南試題
- 智能停車場(chǎng)車輛信息采集方案
- 建筑工程分包管理質(zhì)量檢查手冊(cè)
- 事業(yè)單位市場(chǎng)監(jiān)督管理局面試真題及答案
- 巷道工程清包工合同范本
- 人工智能倫理規(guī)范
- 廣西鹿寨萬強(qiáng)化肥有限責(zé)任公司技改擴(kuò)能10萬噸-年復(fù)混肥建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告
- (2025年標(biāo)準(zhǔn))彩禮收條協(xié)議書
- 校園禁毒管理辦法
- 飼料供應(yīng)循環(huán)管理辦法
- 保險(xiǎn)公司安責(zé)險(xiǎn)
- 水泥穩(wěn)定碎石配合比驗(yàn)證
- 尿路感染教學(xué)查房
- 2025年廣東省高考語文試卷(含標(biāo)準(zhǔn)答案)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論