微电子与封装技术

毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：微电子与封装技术作者所在系部：电子工程系作者所在专业：电子工艺与管理作者所在班级：10253作者姓名：姚焕作者学号：20103025334指导教师姓名：王晓完成时间：2013年5月18日北华航天工业学院教务处摘要随着现代化科技的发展，以微电子技术为基础的电子计算机技术、通信与信息技术、生物电子技术、汽车电子技术和无线电源技术的目前发展状况及对人类社会产生的深远影响。并对这些新的革命性技术的发展趋势及应用前景做了分析，证实了它们已成为高技术产业的主导和生产力质变时期已经到来。电子工业的也发展离不开电子封装的发展，20世纪最后二十年，随着微电子、光电子工业的巨变，为封装技术的发展创造了许多机遇和挑战，各种先进的封装技术不断涌现，如BGA、CSP、FCIP、WLP、MCM、SIP等，市场份额不断增加，2000年已达208亿美元，电子封装技术已经成为20世纪发展最快、应用最广的技术之一。随着21世纪纳米电子时代的到来，电子封装技术必将面临着更加严峻的挑战，也孕育着更大的发展。关键字：微电子封装工艺流程封装发展趋势Title:analysisandresearchonModernmicroelectronicsencapsulationtechnologyAbstract:Withthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,thecurrentdevelopmentsituationonelectroniccomputertechnologywhichbasedonthemicroelectronicstechnology,communicationandinformationtechnology,biologicalelectronictechnology,electronicautomobiletechnologyandwirelesspowersourcetechnologiesattachaprofoundinfluencetothehumansociety.Andthesenewrevolutionarytechnologydeveloptrendsandapplicationprospectswereanalyzedwhichconfirmethattheagedominantonhightechnologyindustryandtheperiodofproductivityqualitativechangeiscoming.目录第1章微电子封装技术简介.................................................4第2章封装技术发展.......................................................42.1片式元件.............................................................42.2芯片封装技术.........................................................52.3微组装...............................................................4第3章封装技术种类.......................................................43.1焊球阵列封装（BGA）..................................................43.2芯片尺寸封装（CSP）..................................................43.33D封装..............................................................43.4叠层裸芯片封装.......................................................43.5系统封装（SIP）......................................................5第4章封装技术流程........................................................54.1硅片减薄.............................................................54.2硅片切割...............................................................4.3芯片贴装.............................................................94.4芯片互连.............................................................94.5成型技术..............................................................94.6去飞边毛刺............................................................94.7切筋成形.............................................................104.8上焊锡、打码.........................................................10第5章先进封装技术未来发展趋势...........................................10第6章国内外比较.........................................................10第7章思考和建议.........................................................10致谢......................................................................11参考文献..................................................................11一．微电子封装技术简介所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。一般说来，微电子封装分为三级。一级封装就是在半导体圆片裂片以后，将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来，并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线建和（WB）、载带自动建和（TAB）和倒装芯片建和（PCB）连接起来，使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件（SCM）和多芯片组件（MCM）两大类。应该说一级封装包含了从圆片裂片到电路测试的整个工艺过程，即我们常说的后道封装，还要包含单芯片组件（SCM）和多芯片组件(MCM)的设计和制作，以及各种封装材料如引线键合丝、引线框架、装片胶和环氧塑料等内容。这一级也称芯片级封装。二级封装就是将一级微电子封装产品连同无源原件一同安装到印制板或其他基板上，成为部件或者整机。这一级也称板级封装。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互联插座或柔性电路板与母板连接起来，形成三维立体封装，构成完整的整机系统，这一级封装应包括连接器、迭层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。通过上述简介可知，所谓微电子封装是个整体的概念，包括了从一级封装到三级封装的全部技术内容。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装（SCP）设计和制造、多芯片封装（MCM）设计和制造、芯片后封装工艺、各种封装基板设计和制造、芯片互联与组装、封装总体电性能、机械性能、热性能和可靠性设计、封装材料、封装工模夹具一级绿色封装等多项内容。二．封装技术的发展从80年代中后期，开始电子产品正朝着便携式、小型化、网络化和多媒体化方向发展，这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求，单位体积信息的提高(高密度)和单位时间处理速度的提高(高速化)成为促进微电子封装技术发展的重要因素。1.1片式元件：小型化、高性能片式元件是应用最早、产量最大的表面组装元件。它主要有以厚薄膜工艺制造的片式电阻器和以多层厚膜共烧工艺制造的片式独石电容器，这是开发和应用最早和最广泛的片式元件。随着工业和消费类电子产品市场对电子设备小型化、高性能、高可靠性、安全性和电磁兼容性的需求，对电子电路性能不断地提出新的要求，片式元件进一步向小型化、多层化、大容量化、耐高压、集成化和高性能化方向发展。在铝电解电容和钽电解电容片式化后，现在高Q值、耐高温、低失真的高性能MLCC已投放市场；介质厚度为10um的电容器已商品化，层数高达100层之多；出现了片式多层压敏和热敏电阻，片式多层电感器，片式多层扼流线圈，片式多层变压器和各种片式多层复合元件；在小型化方面，规格尺寸从3216→2125→1608→1005发展，目前最新出现的是0603(长0.6mm，宽0.3mm)，体积缩小为原来的0.88%。集成化是片式元件未来的另一个发展趋势，它能减少组装焊点数目和提高组装密度，集成化的元件可使Si效率(芯片面积/基板面积)达到80%以上，并能有效地提高电路性能。由于不在电路板上安装大量的分立元件，从而可极大地解决焊点失效引起的问题。1.2芯片封装技术：追随IC的发展而发展近年来封装工程发展极为迅速，封装的种类繁多，结构多样，发展变化大，需要对其进行分类研究。从不同的角度出发，其分类方法大致有以下几种：1、按芯片的装载方式；2、按芯片的基板类型；3、按芯片的封接或封装方式；4、按芯片的外型结构；5、按芯片的封装材料等。1、按芯片的装载方式分类，裸芯片在装载时，它的有电极的一面可以朝上也可以朝下，因此，芯片就有正装片和倒装片之分，布线面朝上为正装片，反之为倒装片。另外，裸芯片在装载时，它们的电气连接方式亦有所不同，有的采用有引线键合方式，有的则采用无引线键合方式。2、按芯片的基板类型分类，基板的作用是搭载和固定裸芯片，同时兼有绝缘、导热、隔离及保护作用。它是芯片内外电路连接的桥梁。从材料上看，基板有有机和无机之分，从结构上看，基板有单层的、双层的、多层的和复合的。3、按芯片的封接或封装方式分类，裸芯片裸芯片及其电极和引线的封装或封接方式可以分为两类，即气密性封装和树脂封装，而气密性封装中，根据封装材料的不同又可分为：金属封装、陶瓷封装和玻璃封装三种类型。4、按芯片的外型、结构分类按芯片的外型、结构分大致有：DIP、SIP、ZIP、S-DIP、SK-DIP、PGA、SOP、MSP、QFP、SVP、LCCC、PLCC、SOJ、BGA、CSP、TCP等，其中前6种属引脚插入型，随后的9种为表面贴装型，最后一种是TAB型。5、按芯片的封装材料分有金属封装、陶瓷封装、金属-陶瓷封装、塑料封装。现在大部分使用的封装材料都是高分子聚合物，即所谓的塑料封装。塑料封装的成型技术也有许多种，包括转移成型技术（Transfer