1、裝配與封裝,在芯片測試完成以后，將性能良好的芯片裝配到集成電路管殼中的過程。 最終裝配和封裝在集成電路后道工序中是兩個截然不同的過程。 裝配是指將從硅片上分離出來的好的芯片用細線將芯片表面的金屬壓點和提供的引線框架內端互連起來。 封裝是指將芯片封在一個保護管殼內。,傳統(tǒng)裝配與封裝,對于所有芯片，集成電路封裝有4個重要功能。 1、保護芯片以免由環(huán)境和專遞引起損壞。 2、為芯片的信號輸入和輸出提供互連。 3、芯片的物理支撐。 4、散熱。,典型的集成電路封裝形式,封裝層次,對于電子元件有兩種不同的封裝層次，本章講的芯片的裝配與封裝被稱為第一級封裝。 第二級封裝是將集成電路塊裝配到具有元件和連接的系統(tǒng)

2、中，主要是指將集成電路塊焊在印刷版上。,集成電路封裝層次,傳統(tǒng)封裝,由于制造的大部分成本已經花在芯片上，因此最終裝配過程成品率是至關重要的。 轉統(tǒng)的裝配由4步構造： 背面減薄 分片 裝架 引線鍵合,1：背面減薄,在前端制造過程中，為了使破損降到最小，大直徑硅片相應厚些，然而在裝配開始前必須被減薄，較薄的硅片更容易劃成小芯片并改善散熱，有益于在薄ULSI裝配中減少熱應力，也減小了集成電路管殼的外形尺寸和重量。 使用全自動化機械進行背面減薄，背面減薄被精細地控制，使引入到硅片的應力降到最低，在某些情況下，在背面減薄后再淀積金屬，用于改善到底座的電導率。,背面減薄示意圖,2：分片,使用金剛石刀刃的劃

3、片鋸把每個芯片從硅片上切下來。在劃片前，將硅片從片架上取出并按正確的方向放到一個固定在剛性框架的粘膜上，該粘膜保持硅片完整直到所有芯片被劃成小塊。硅片被傳輸到帶有去離子水噴淋的圓鋸，然后用25um厚的金剛石鋸刃，在x和y方向分別劃片，用去離子水沖洗硅片以去除劃片產生的硅漿殘渣，而每個單獨芯片由背面粘膜支撐。鋸通常沿劃片線切透硅片的90%100%。,硅片鋸和被劃片硅片,3：裝架,分片后，硅片被移到裝架操作，在裝架時，每個好的芯片從粘附的背面被分別挑出來，粘貼到底座或引線架上。,芯片粘結,使用下列技術之一將芯片粘結在引線架上或基座上： 環(huán)氧樹脂粘貼 共晶焊粘貼 玻璃焊料粘貼,環(huán)氧樹脂粘貼,環(huán)氧樹脂

4、是將芯片粘貼到引線框架或基座上最常用的方法。環(huán)氧樹脂被滴在引線框架或基座的中心，芯片貼片工具將芯片背面放在環(huán)氧樹脂上，接下來是加熱循環(huán)以固化環(huán)氧樹脂。,共晶焊粘貼,共晶：使熔點降至最低的熔態(tài)混合 使用共晶焊粘貼片在減薄后的硅片背面淀積一層金，然后用合金方式粘接到基座上，基座通?；蚴且€框架或是陶瓷基座。典型地，基座有一個金或銀的金屬化表面，當加熱到420約6分鐘，它略高于Au-Si共晶溫度，這種方法在芯片和引線框架之間形成共晶合金互連，共晶貼片提供了良好的熱通路和機械強度。,Au-Si共晶貼片,玻璃焊料粘貼,玻璃焊料由銀和懸浮在有機媒介中的玻璃顆粒組成，習慣上將芯片不經過金屬化而直接粘貼在三氧

5、化二鋁陶瓷底座上以實現密封。密封是保護硅器件免受外部環(huán)境的影響，特別是潮氣和玷污，用在玻璃焊料中的銀和玻璃在固化過程中變軟，并構成對陶瓷具有良好導熱的焊接。,4：引線鍵合,引線鍵合是將芯片表面的鋁壓點和引線框架或基座上的電極內端進行電連接最常用的辦法。將細線從芯片的壓點鍵合到引線框架上電極內端壓點，每秒能壓多個壓點。鍵合線或是金或是鋁線，因為它在芯片壓點和引線框架內端壓點都形成良好的鍵合，引線直徑通常是25到75微米之間。,從芯片壓點到引線框架的引線鍵合,根據在引線端點工藝中使用的能量類型，引線鍵合分為以下三種： 熱壓鍵合 超聲鍵合 熱超聲球鍵合,熱壓鍵合,在熱壓鍵合（楔壓鍵合）中，熱能和壓力

6、被分別作用到芯片壓點和引線框內端電極以形成金線鍵合。一種被稱為毛細管劈刀的鍵合機械裝置，將引線定位在被加熱的芯片壓點并施加壓力，然后劈刀移動到引線框架內端電極，同時輸送附加引線，在那里用同樣的方法形成一個鍵合點，這種引線鍵合工藝重復進行，直到所有芯片壓點都被鍵合到它們的引線框架內端電極柱上。,熱壓鍵合,超聲鍵合,超聲鍵合以超聲能和壓力作為構成引線和壓點的方式為基礎，它能在不同和相同的金屬間形成鍵合。通過在毛細管劈刀底部的孔輸送引線并定位在芯片壓點上方，細管針尖施加壓力并快速機械振動摩擦，以形成冶金鍵合，一旦鍵合形成，工具移動到引線框架內端電極壓點，形成鍵合，并將引線扯斷。,超聲波鍵合順序,熱超

7、聲球鍵合,熱超聲鍵合是一種結合超聲振動、熱和壓力形成鍵合的技術，被稱為球鍵合。熱超聲鍵合也有一個毛細管劈刀，由碳化鎢或陶瓷材料制成，它通過中心的孔豎直輸送Au絲。伸出的細絲用小火焰或電容放電火花加熱，引起線熔化并在針尖形成一個球，超聲能和壓力將金絲鍵合在芯片壓點上，球鍵合完成后，鍵合機移動到基座內端電極壓點并形成熱壓的楔壓鍵合，然后將引線拉斷。,熱超聲球鍵合,引線鍵合質量測試,保證質量的兩個主要的方法是目檢和拉力測試。 目測是通過看楔壓或球并驗證已形成良好的鍵合點來進行的，例如，熱壓鍵合在劈刀尖超聲振動處應該有一平坦區(qū)，對于球鍵合，由于施加壓力，球有形變，但是過分的形變是不能接受的。 拉力測試

8、提供了引線鍵合質量的定量評價，拉力測試測量單個鍵合點的強度并標出鍵合失效的地方。,引線鍵合拉力測試,傳統(tǒng)封裝,封裝就是為了保護芯片免受環(huán)境中潮氣和玷污的影響及傳運時的損壞。 在半導體產業(yè)的早期金屬殼封裝是普遍的，芯片被粘貼在基座的中心，并用引線鍵合到管腳上，在管腳的周圍形成玻璃密封，一個金屬蓋被焊到基座上以形成密封。,封 裝,最廣泛使用的封裝技術是：塑料封裝 陶瓷封裝 塑料封裝 塑料封裝使用環(huán)氧樹脂聚合物將已完成引線鍵合的芯片和模塊化工藝的引線框架完全包封。主要益處是材料成本低、重量輕、穩(wěn)定不變形，吸潮少。,塑料封裝的種類,雙列直插封裝（DIP） 兩列插孔式管腳向下彎，穿過電路板上的孔。 單列

9、直插封裝(SIP) 用以減小集成電路組件本體占據電路板的空間,雙列直插封裝 單列直插封裝,四邊形扁平封裝(QFP) 是一種在外殼四邊都有高密度分布的管腳組件。,薄小型封裝(TSOP) 廣泛用于存儲器和智能卡，常被貼在雙列存儲器模塊上。,陶瓷封裝,陶瓷封裝被用于集成電路封裝，特別是目前應用與要求氣密性好、高可靠性或者大功率的情況。,終 測,所有裝配和封裝芯片都要進行最終電測試以確保集成電路質量。集成電路芯片處理器要在自動測試設備上進行單個芯片測試，集成電路處理器迅速將每個集成電路插入測試儀的電接觸孔，使管殼上的管腳實現電接觸以便進行電學測試，測試完成后，集成電路處理器將集成電路移回到最終發(fā)貨包裝

10、體中。,先進的裝配與封裝,更低成本、更可靠、更快及高密度的電路是集成電路封裝追求的目標，在未來，將通過增加芯片密度并減少內部互連數來滿足。具有更少互連的封裝與減少失效點、減小電路電阻、潛在縮短電路長度及減少內電極電容，都可能影響電性能。 先進先進的裝配與封裝包括： 倒裝芯片 球柵陣列 板上芯片 多芯片模塊,倒裝芯片,倒裝芯片是將芯片的有源面面向基座的粘貼封裝技術（即把帶有凸點的芯片反轉，將有源面向下放置）。這是目前從芯片器件到基座之間最短經的一種封裝方式，為高速信號提供了良好的電連接。由于它不使用引線框架或塑料管殼，所以重量和外形尺寸也有所減小。倒裝芯片使用的凸點通常是5%Sn和95%Pb組成

11、的錫鉛焊料，采用鉛是因為在這種凸點應用中它的可靠性增加。最常用的焊料凸點工藝被稱為C4（可調整芯片支撐的工藝）。,倒裝芯片封裝,硅片壓點上的C4焊料凸點,倒裝芯片使用的凸點通常是5%Sn和95%Pb組成的錫鉛焊料，采用鉛是因為在這種凸點應用中它的可靠性增加。最常用的焊料凸點工藝被稱為C4（可調整芯片支撐的工藝）。,球柵陣列（BGA）,球柵陣列（BGA）是由陶瓷或塑料的基座組成，基座具有用于連接基座與電路板的共晶Sn/Pb焊料球的面陣列。,板上芯片（COB）,板上芯片（COB）工藝被開發(fā)以將集成電路芯片直接固到基座上，也被稱為直接芯片粘貼。使用標準粘貼工藝將芯片環(huán)氧樹脂粘貼并用引線鍵合到基座上，在芯片周圍沒有管殼，環(huán)氧樹脂直接覆蓋。,多芯片模塊（MCM）,多芯片模塊（MCM）是一種將幾個芯片固定在同一基座上的封裝形式，這種固定允許在基座材料上更