半導體封裝技術分析與分析研究畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 環氧樹脂Kevlar(XY)(60%)60200聚酰亞胺石英118200FR4(XY面)158175聚酰亞胺500350苯并環丁烯300~600240聚四氟乙烯200400 表33 導體封裝材料熔點（ｏC）電阻率（106Ω*cm ）熱膨脹系數（107/ｏC）熱導率[W/(m*K)]銅1083170393銀960197418金1063142297鎢341545200鉬262550146鉑17749071鈀155211070鎳145513392鉻1900206366殷鋼1500461511可伐合金1450505317銀—鈀114520140150金—鉑135030100130鋁660230240金—20%錫2801615957鉛—50%錫3101929063 用于封裝的設備：IC封裝工藝設備有圓片減薄機、砂輪或激光劃片機、粘片機、引線鍵合機、傳遞模塑機和模具、切筋打彎機和模具去飛邊機、引線電鍍機、打印機、測試分檢機；充氮氣貯藏柜、高溫烘箱、打包機等。由于引腳直徑和間距都不能太細，故印刷電路板上的通孔直徑、間距乃至布線都不能太細，而且它只用到印刷電路板的一面，從而難以實現高密度封裝。典型的三極管引腳插入式封裝形式有TO9TO12TO2TO25TO263等，主要作用是信號放大和電源穩壓。雙列直插式封裝DIP。③除其外形尺寸及引腳數之外，并無其他特殊要求。表面貼片封裝根據引腳所處的位置可分為：Singleended(引腳在一面)、Dual(引腳在兩邊)、Quad(引腳在四邊)、Bottom(引腳在下面)、BGA(引腳排成矩陣結構)及其他它與SOP的最大區別在于其厚度很薄，只有1mm，是SOJ的1/3；由于外觀輕薄且小，適合高頻使用。引腳數從20至40不等。其引腳數一般從幾十到幾百，而且其封裝外形尺寸較小、寄生參數減小、適合高頻應用。從數量上看，塑料封裝占絕大部分，當沒有特別表示出材料時，多數情況為塑料QFP?！　б_的塑料芯片載體PLCC。由于無引腳，貼裝占有面積比QFP小，高度比QFP低，它是高速和高頻IC用封裝。 陶瓷封裝。目前塑料封裝在全世界范圍內占集成電路市場的95%以上。第4章 封裝過程的質量要求與缺陷分析 質量要求與分析質量要求具有良好的氣密性、電性能、熱性能、機械性能等。(3)熱性能封裝還必須考慮散熱問題。這些問題都會影響器件的正常使用，或在使用過程中忽然失效。經常檢查焊膏，確信其不能太干燥。(3)墓碑現象 “墓碑”現象是一個與汽相（冷凝）再流焊有關的問題，是由于汽相加熱的快速升溫速率以及其他原因造成的，如圖43所示?？斩创嬖诘牡胤奖銜蔀閼悬c，并有可能成為產生應力裂紋的根本原因。解決方法：①應將SMA首先充分預熱后再放入氣相爐中；②應認真檢查PCB焊盤的可焊性，可焊性不好的PCB不能用于生產；③充分重視元件的共面性，對共面性不良的器件也不能用于生產。就封裝形式而言，它屬于已有封裝形式的派生品，因此可直接按照現有封裝形式分為四類：框架封裝形式、硬質基板封裝形式、軟質基板封裝形式、園芯片級封裝和微小模塑型。5．2先進的封裝技術簡介 最常見的裸芯片疊層3D封裝先將生長凸點的合格芯片倒扣并焊接在薄膜基板上，這種薄膜基板的材質為陶瓷或環氧玻璃，其上有導體布線，內部也有互連焊點，兩側還有外部互連焊點，然后再將多個薄膜基板進行疊裝互連。 MCM疊層的工藝流程 MCM疊層的工藝流程與裸芯片疊層的工藝流程基本一致。 疊層式3D封裝可以通過兩種方式來實現，這兩種方式各有其優缺點。獨立的個體聯網后特性得到無限擴張。只有進一步提高技術工藝，降低產品成本，才能更好地為封裝業服務。因此在制定產業發展條例時，應考慮以中國半導體產業為出發點，同時兼顧到與半導體產業有密切關系的半導體材料、半導體專用設備和測試儀器，促使他們的發展。但論文涉及的主要是第一層次芯片封裝技術，對第二、三、四層次的封裝技術涉及較少。在這里，我也要感謝我的父母，他們在生活上給予我很大的物質支持和精神鼓勵，是他們給予我努力學習的動力。在此，謹向張老師致以深深的敬意和由衷的感謝。對半導體封裝技術進行信息搜集時，我更明白了半導體產業發展的迅速，盡管論文中有介紹封裝的材料，結構及設備，但為了更好的發展下去，它們時刻都在被改進、創新。根據我國半導體產業的實際和發展狀況，建議不宜籠統提集成電路產業，而應提半導體產業更為確切，發達國家都把半導體作為一個產業鏈來對待，并對整個半導體產業給以優惠政策，促進其快速成長和發展。隨著企業的專業化、規模化的發展，今后半導體封裝材料的生產必將向環?；⒏呒夹g、規模化、低成本方向發展。網絡的出現和迅速普及，將半導體技術帶到更多的應用領域里來。體積內效率得到提高，且芯片間導線長度顯著縮短，信號傳輸速度得以提高，減少了信號時延與線路干擾，進一步提高了電氣性能。第三步，將生長有凸點的基板疊裝在一起，該基板上的凸點是焊料凸點，其成分為Pb/Sn或Sn/Ag，熔點定在200～240 ℃。 WLCSP封裝 此封裝不同于傳統的先切割晶圓，再組裝測試的做法，而是先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后再切割。(5)芯吸現象使焊料脫離焊盤而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間，通常會形成嚴重的虛焊現象。根據不同的情況，空洞可以發生在這三個層中的任何一個層。圖 42 錫珠缺陷改進措施：模板開口要適當，即使是全自動，其壓力、速度、間隙等仍需要人工設定，所以不管用何種方法，都必須調整好機器、模版、印制板、刮刀四者的關系，確保印刷質量。檢查印刷配準參數，當發現錯誤的配準時進行糾正。斷腿、生銹也是常見的質量問題。對于超高頻大功率管殼，還必須考慮引線電感和分布電容以及微帶線阻抗，否則就會影響管子的功率增益和輸出功率能力。樹脂封裝。　　塑料封裝。 按材料分類的半導體封裝形式 金屬封裝。 無引腳芯片載體LCC或四側無引腳扁平封裝QFN。用這種形式封裝的芯片，必須采用表面安裝設備技術(SMT)將芯片邊上的引腳與主板焊接起來。引腳從封裝主體兩側引出向下呈J字形，直接粘著在印刷電路板的表面，通常為塑料制品，多數用于DRAM和SRAM等內存LSI電路，但絕大部分是DRAM。SOP引腳數在幾十個之內。此封裝形式的特點是引腳全部在兩邊，而且引腳的數量不算多。(2)表面貼裝型　 表面貼片封裝是從引腳直插式封裝發展而來的，主要優點是降低了PCB電路板設計的難度，同時它也大大降低了其本身的尺寸大小。 收縮型雙列直插式封裝SKDIP。此封裝具有以下特點：①適合在印刷電路板(PCB)上穿孔焊接，操作方便。引腳在兩端的封裝形式大概又可分為雙列直插式封裝、Z形雙列直插式封裝和收縮型雙列直插式封裝等?！　∫_在一端的封裝形式大概又可分為三極管的封裝形式和單列直插封裝形式。它不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點用導線連接到封 裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件相連接。同樣，一代材料，也造就一代半導體產品，從某種意義上來說，創新應從基礎材料做起，才會從本質上改變材料業自身的命運，從而帶動半導體封裝業的發展。(4)性能：當芯片固定在外殼上，并對其進行內引線的連接和封裝結構的最后封蓋，它的加工方法和類別是很多的。對于功耗大的芯片或部件封裝，還應考慮附加熱沉或使用強制風冷、水冷方式，以保證系統在使用溫度要求的范圍內能正常工作。這些測試包括一般的目檢、老化測驗（Burnin）和最終的產品測試（Final Testing）。整個封裝工藝流程是認識封裝技術的基礎和前提，唯有如此才可以對封裝進行設計，制造和優化。(9)元件的裝配元器件裝配的方式有兩種，一種是波峰焊（Wave Soldering），另一種回流焊（Reflow Soldering）。(8)打碼打碼就是在封裝模塊的頂面印上去不掉的、字跡清楚的字母和標識，包括制造商的信息、國家、器件代碼等，主要是為了識別和跟蹤。焊錫的成分一般是63Sn/37Pb,也有使用成分為85Sn/15Pb、90Sn/10Pb、95Sn/5Pb的焊錫，出于對環境污染的考慮，減少鉛的用量。用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來沖擊模塊，有時也會將研磨料與高壓水流一起使用。隨著模具設計的改進，以及嚴格控制注模條件，毛刺問題越來越輕了。轉移成型技術設備包括：預加熱器、壓機、模具、固化爐。(4)成型技術芯片互連完成后，即可完成封裝工藝。打線鍵合（焊接）技術為集成電路芯片與封裝結構之間的電路連線最常被使用的方法。一般是將硅芯片置于已鍍金膜的陶瓷基板芯片基座上，再加熱至約425。目前，機械式金剛石切割是劃片工藝的主流技術。由于半導體產業的急速發展，現階段的IC晶片設計與制造將日益復雜與精巧，而封裝技術必須同步提升，才能維持大陸在半導體封裝產業的全球競爭力。2010626~201073準備論文答辯。　三、 主要研究（設計）方法論述：充分利用豐富的網絡資源以及圖書館大量書籍資源，查找關于半導體封裝技術的資料，認真閱讀資料內容，篩選自己認為有用的知識，然后對有用的資料進行簡單的收集，寫論文時要充分利用此類資料，認真完成畢業論文。 　　　　　　　　　　　　　　 四、主要參考文獻：[1]李可為．集成電路芯片封裝技術[M]．北京：電子工業出版社，2007．1968 [2]周良知．微電子器件封裝—封裝材料與封裝技[M]．北京：化學工業出版社，2006．5764 [3]邱碧秀．微系統封裝原理與技術 [M]．北京：電子工業出版社 ，2006．113124 [4]姜巖峰，張常年譯．電子制造技術[M]．北京：化學工業出版社，2005．102108 學 生（簽名） 年 月 日 指 導 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日畢業設計（論文）開題報告設計（論文）題目半導體封裝技術分析與研究一、 選題的背景和意義： 半導體ＩＣ技術將以高速發展的勢態呈現在２１世紀。兩方面的影響，使得中國半導體封裝業盡管受到金融危機的影響，但在全球半導體封裝市場中的重要性卻日益突出。 四、設計（論文）進度安排：時間（迄止日期）工 作 內 容201057~2010510 查找資料與文獻，完成論文開題報告。對半導體封裝技術的技術層次，封裝形式、設備、材料，封裝過程的質量要求與缺陷分析及封裝技術的發展做了詳細介紹，其中質量要求具有良好的氣密性、電性能、熱性能、機械性能等，而缺陷則包括金線偏移和再流焊中五個典型缺陷問題。封裝也是一個跨領域的技術，涵蓋的范圍包括電子、材料、物理、化學、機械等。 (2)芯片貼裝 將IC芯片固定于封裝基板或引腳架芯片的承載基座上的工藝過程。工藝具體是，用針筒或注