电子封装技术第3章PPT资料.ppt
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压焊点压偏,或因此键合强度大为减小,或造成压焊点间距过小而易于短路;
此外,压点处留丝过长,引线过紧、过松等,均压焊点间距过小而易于短路;
此外,压点处留丝过长,引线过紧、过松等,均易引起器件过早失效。
易引起器件过早失效。
在在TABTAB和和FCBFCB中也存在中也存在WBWB中的部分失效问题,同时也有它们自身的特殊问题,中的部分失效问题,同时也有它们自身的特殊问题,如由于芯片凸点的高度一致性差,群焊时凸点形变不一致,从面造成各焊点的如由于芯片凸点的高度一致性差,群焊时凸点形变不一致,从面造成各焊点的键合强度有高有低;
由于凸点过低,使集中于焊点周围的热应力过大,而易造键合强度有高有低;
由于凸点过低,使集中于焊点周围的热应力过大,而易造成钝化层开裂;
成钝化层开裂;
WBWB、TABTAB和和FCBFCB不单主要作为芯片不单主要作为芯片基板间的电气互连形式,而且基板间的电气互连形式,而且还作为一种微电子封装形式,常称为零级还作为一种微电子封装形式,常称为零级“封装封装”。
从微电子封装今后。
从微电子封装今后的发展来看,将从有封装向少封装、无封装方向发展。
而无封装就是通的发展来看,将从有封装向少封装、无封装方向发展。
而无封装就是通常的裸芯片,若将这种无封装常的裸芯片,若将这种无封装(未进行一级封装)(未进行一级封装)的裸芯片用的裸芯片用WBWB、TABTAB、FCBFCB的芯片互连方式直接安装到的芯片互连方式直接安装到PWBPWB基板上,即称为板上芯片和板上基板上,即称为板上芯片和板上TABTAB或板上或板上FCBFCB,这些统称为直接芯片安装(,这些统称为直接芯片安装(DCADCA)技术,它将在今后的微电)技术,它将在今后的微电子封装中发挥更重要的作用。
子封装中发挥更重要的作用。
零级封装强调的是芯片与各级封装之间电路的连通工艺(如芯片焊零级封装强调的是芯片与各级封装之间电路的连通工艺(如芯片焊区与引脚、基板焊区或区与引脚、基板焊区或PWBPWB焊区的连接,但不包含引脚与焊区的连接,但不包含引脚与PWBPWB的连接,后的连接,后者属于二级封装),可以在不同的封装形式中存在,如者属于二级封装),可以在不同的封装形式中存在,如DIPDIP、PGAPGA、QFPQFP、BGABGA和和DCADCA等等。
零级封装与一级、二级和三级封装的共同作用使得芯片等等。
零级封装与一级、二级和三级封装的共同作用使得芯片实现其可靠的功能。
实现其可靠的功能。
由于人们已经对由于人们已经对WBWB有普遍的深入了解,本章只作简要的介绍;
而对有普遍的深入了解,本章只作简要的介绍;
而对国际上正在开发、应用、发展的国际上正在开发、应用、发展的TABTAB和和FCBFCB将详细论述。
将详细论述。
芯片焊区与封装引脚的键合一般使用芯片焊区与封装引脚的键合一般使用WBWB技术;
芯片焊区与基板技术;
芯片焊区与基板焊区或焊区或PWBPWB焊区之间的键合可以应用焊区之间的键合可以应用WBWB、TABTAB和和FCBFCB的方式。
芯片焊区的方式。
芯片焊区与引脚、基板焊区的连接属于一级封装的芯片互连,而与与引脚、基板焊区的连接属于一级封装的芯片互连,而与PWBPWB焊区的焊区的连接属于二级封装的芯片互连。
连接属于二级封装的芯片互连。
3.23.2芯片粘接芯片粘接芯片的焊接是指半导体芯片与载体形成牢固的、传导性或绝缘性连芯片的焊接是指半导体芯片与载体形成牢固的、传导性或绝缘性连接的方法。
焊接层除了为器件提供机械连接和电连接外,还须为器件提接的方法。
焊接层除了为器件提供机械连接和电连接外,还须为器件提供良好的散热通道。
供良好的散热通道。
将将ICIC芯片固定安装在基板上时,需要芯片和基板之间形成良好的芯片固定安装在基板上时,需要芯片和基板之间形成良好的欧欧欧欧姆接触姆接触姆接触姆接触。
芯片与基板间良好的欧姆接触是保证功率器件正常工作的前提。
欧芯片与基板间良好的欧姆接触是保证功率器件正常工作的前提。
欧姆接触不良会使器件热阻加大,散热不均匀,影响电流在器件中的分布,姆接触不良会使器件热阻加大,散热不均匀,影响电流在器件中的分布,破坏器件的热稳定性,甚至使器件烧毁。
破坏器件的热稳定性,甚至使器件烧毁。
欧姆接触是指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导欧姆接触是指金属与半导体的接触,而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在活动区而不在接触面。
体本身的电阻,使得组件操作时,大部分的电压降在活动区而不在接触面。
欧姆接触指的是它不产生明显的附加阻抗,而且不会使半导体内部的平衡欧姆接触指的是它不产生明显的附加阻抗,而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。
载流子浓度发生显著的改变。
1.Au-Si1.Au-Si合金共熔法合金共熔法芯片背面沉积芯片背面沉积AuAu层,基板或层,基板或PWBPWB上要有金属化层(一般为上要有金属化层(一般为AuAu或或PdPd钯钯-AgAg)。
由于芯片背面有)。
由于芯片背面有SiSi,而,而AuAu和和SiSi在在370370有共熔点,这样,在芯片有共熔点,这样,在芯片烧结烧结(即焊接)(即焊接)时,根据烧结温度就能知道一定厚度的时,根据烧结温度就能知道一定厚度的AuAu大约能够使大约能够使SiSi溶解多深。
溶解多深。
Au-SiAu-Si合金共熔法可在多个合金共熔法可在多个ICIC芯片装好后在芯片装好后在HH22保护下烧结,也可用超保护下烧结,也可用超声熔焊法逐个芯片超声熔焊。
声熔焊法逐个芯片超声熔焊。
2.Pb-Sn2.Pb-Sn合金片焊接法合金片焊接法芯片背面为芯片背面为AuAu层或层或NiNi层,基板为层,基板为AuAu、Pd-AgPd-Ag或或CuCu;
保护气氛中烧结。
;
3.3.导电胶粘接法导电胶粘接法导电胶是含银且具有良好导热、导电性能的环氧树脂。
这种方法不导电胶是含银且具有良好导热、导电性能的环氧树脂。
这种方法不需要芯片背面和基板具有金属化层,芯片粘接后,在烘箱中进行导电胶需要芯片背面和基板具有金属化层,芯片粘接后,在烘箱中进行导电胶的固化。
的固化。
4.4.有机树脂基粘接法有机树脂基粘接法以上方法适合于晶体管或小尺寸的以上方法适合于晶体管或小尺寸的ICIC。
大尺寸的。
大尺寸的ICIC,只要求芯片与,只要求芯片与基板粘接牢固。
可以使用高分子材料的有机粘接剂。
基板粘接牢固。
3.33.3引线键合(引线键合(WBWB)技术)技术WBWB是将半导体芯片焊区是将半导体芯片焊区(芯片(芯片I/OI/O端)端)与微电子封装的与微电子封装的I/OI/O引线引线(封装引(封装引脚)脚)或基板(或或基板(或PWBPWB)上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技)上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技术。
焊区金属一般为术。
焊区金属一般为AlAl或或AuAu,金属丝多是数十微米至数百微米直径的,金属丝多是数十微米至数百微米直径的AuAu丝、丝、AlAl丝或丝或Si-AlSi-Al丝。
其焊接方式主要有热压焊、超声键合焊丝。
其焊接方式主要有热压焊、超声键合焊(超声压(超声压焊)焊)和金丝球焊和金丝球焊(超声热压焊)(超声热压焊)三种。
三种。
WB(引线键合技术引线键合技术)示意图示意图WB键合芯片键合芯片3.3.1WB3.3.1WB的分类与特点的分类与特点1.1.热压焊热压焊热压焊是利用加热和加压力,使金属丝(热压焊是利用加热和加压力,使金属丝(AuAu丝)与金属焊区(丝)与金属焊区(AlAl或或AuAu)压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力,使焊区金属发生塑性形)压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力,使焊区金属发生塑性形变,同时破坏压焊界面上的氧化层,使压焊的金属丝与焊区金属接触面变,同时破坏压焊界面上的氧化层,使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子间达到原子的引力范围,从而使原子间产生吸引力,达到的原子间达到原子的引力范围,从而使原子间产生吸引力,达到“键合键合”的目的。
的目的。
热压键合的机理热压键合的机理键合所施加的压力使键合所施加的压力使金球发生很大的塑性变形,金球发生很大的塑性变形,其表面上的滑移线使洁净其表面上的滑移线使洁净面呈阶梯状,并在薄膜上面呈阶梯状,并在薄膜上也切出相应的凸凹槽,表也切出相应的凸凹槽,表面的氧化膜被破坏,洁净面的氧化膜被破坏,洁净面之间相互接触,发生扩面之间相互接触,发生扩散,产生了连接。
散,产生了连接。
热压焊的焊点一般为球形、楔形、针形和锥形等。
焊接压力一般是热压焊的焊点一般为球形、楔形、针形和锥形等。
焊接压力一般是0.5-0.5-1.5N/1.5N/点。
压焊时,芯片与焊头均要加热,焊头加热到点。
压焊时,芯片与焊头均要加热,焊头加热到150150左右,芯片通常左右,芯片通常加热到加热到200200以上,容易使焊丝和焊区形成氧化层。
同时,由于芯片加热温以上,容易使焊丝和焊区形成氧化层。
同时,由于芯片加热温度高,压焊时间一长,容易损害芯片,也容
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