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文檔簡介

塑料封裝IC的封裝形式按封裝材料劃分為:塑料封裝金屬封裝陶瓷封裝一、塑料封裝介紹二、塑料封裝基本流程一、塑料封裝介紹塑料封裝是指對半導體器件或電路芯片采用樹脂等材料進行包裝的一類封裝塑料封裝,一般認為是非氣密性封裝。塑料封裝又分為上百種類型。塑料封裝用于消費電子,因為其成本低,工藝簡單,可靠性高而占有絕大部分的市場份額;塑料(高分子材料)封裝與陶瓷封裝相比具有:優點:成本低、薄型化、工藝較為簡單、適合自動化生產。缺點:散熱性、耐熱性、密封性、可靠度遜于陶瓷封裝。二、塑料封裝基本流程一般所說塑料封裝,如無特別說明,都是指轉移成型封裝。芯片封裝在IC晶圓完成之后,主要工藝為:硅片減薄硅片切割芯片貼裝引線鍵合轉移成型去飛邊毛刺引腳上焊錫切筋打彎打碼測試1/10、硅片減薄硅片減薄是在專門的設備上,從晶圓背面進行研磨,將硅片減薄到適合封裝的程度。由于晶圓的尺寸越來越大(從4英寸、5英寸、6英寸,發展到8英寸、甚至12英寸),為了增加晶圓的機械強度,防止晶圓在加工過程中發生變形、開裂,晶圓的厚度也一直在增加。隨著系統朝輕薄短小的方向發展,芯片封裝后模塊的厚度變得越來越薄,因此,在封裝之前,一定要將晶圓的厚度減薄到可以接受的程度,以滿足芯片裝配的要求。在硅片減薄的工序中,受力的均勻性將是關鍵,否則,晶圓很容易變形、開裂。如6英寸晶圓,厚度是675微米左右,減薄后一般為150微米。1/10、硅片減薄貼膜切膜減薄測厚揭膜將晶圓進行背面研磨,來減薄晶圓達到封裝需要的厚度(8mils~10mils);磨片時,需要在正面貼膠帶保護電路區域同時研磨背面。2/10、硅片切割將晶圓粘貼在藍膜上,使得即使被切割開后,不會散落;通過切刀將整片晶元切割成一個個獨立的芯片;清洗主要清洗切割時候產生的各種粉塵。晶圓安裝晶圓切割清洗硅片切割機2/10、硅片切割3/10、芯片貼裝芯片貼裝又稱芯片粘貼,是將IC芯片固定于封裝基板或引腳架承載座上的工藝過程。芯片應貼裝到引腳架的中間焊盤上,焊盤尺寸要與芯片大小相匹配。芯片貼裝方式主要有四種:共晶粘貼法、焊接粘貼法、導電膠粘貼法和玻璃膠粘貼法。3/10、芯片貼裝粘結方式技術要點技術優缺點共晶粘貼法金屬共晶化合物:擴散預型片和芯片背面鍍膜高溫工藝、CTE失配嚴重,芯片易開裂焊接粘結法錫鉛焊料合金反應背面鍍金或鎳,焊盤淀積金屬層導熱好,工藝復雜,焊料易氧化導電膠粘結法環氧樹脂(填充銀)化學結合芯片不需預處理粘結后固化處理或熱壓結合熱穩定性不好,吸潮形成空洞、開裂玻璃膠粘結法絕緣玻璃膠物理結合上膠加熱至玻璃熔融溫度成本低、去除有機成分和溶劑需完全實例:共晶芯片粘貼法4/10、引線鍵合引線鍵合是將芯片電極面朝上粘貼在封裝基座或基板上后,用金絲、鋁絲或銅絲將芯片電極與引線框架或布線板電路上對應的電極鍵合連接的工藝技術。根據鍵合工藝分為:超聲鍵合、熱壓鍵合和熱超聲鍵合;4/10、引線鍵合——超聲鍵合目前,通過鋁絲進行引線鍵合大多采用超聲鍵合法。超聲鍵合采用超聲波發生器產生的能量,通過磁致伸縮換能器,在超高磁場感應下,迅速伸縮而產生彈性振動,經過變幅桿傳給劈刀,使劈刀相應振動。同時在劈刀上施加一定的壓力。于是,劈刀就在這兩種力的共同作用下使鋁絲和焊區兩個純凈的金屬面緊密接觸,達到原子間的“鍵合”,從而形成牢固的焊接。超聲鍵合使金屬絲與鋁電極在常溫下直接鍵合。由于鍵合工具頭呈楔形,故而又稱楔壓焊。4/10、引線鍵合——超聲鍵合3.定位(第2次鍵合)1.定位(第一次鍵合)超聲壓頭Al絲基板電極芯片電極2.鍵合加壓超聲波振動4.鍵合-切斷拉引4/10、超聲鍵合實物圖4/10、引線鍵合——熱壓鍵合熱壓鍵合是通過加熱和加壓力,是焊區金屬發生塑性形變,同時破壞金屬焊區界面上的氧化層,使壓焊的金屬絲與焊區金屬接觸面的原子達到原子引力的范圍,進面通過原子吸引力,達到“鍵合”的目的.此外,金屬界面不平整,通過加熱加壓可使兩金屬相互鑲嵌.但這種焊接使金屬形變過大而受損,影響焊接鍵合質量,限制了熱壓焊的使用。壓頭下降,焊球被鎖定在端部中央壓頭上升壓頭高速運動到第二鍵合點,形成弧形在壓力、溫度的作用下形成連接14324/10、引線鍵合——熱壓鍵合第一鍵合點的形狀4/10、引線鍵合——熱壓鍵合在壓力、溫度作用下形成第二點連接壓頭上升至一定位置,送出尾絲引燃電弧,形成焊球進入下一鍵合循環夾住引線,拉斷尾絲56784/10、引線鍵合——熱壓鍵合第二鍵合點4/10、引線鍵合——熱壓鍵合契形焊點絲球焊點形狀球形焊點4/10、引線鍵合——熱壓鍵合4/10、引線鍵合——熱超聲鍵合熱超聲鍵合也叫做金絲球焊。熱超聲鍵合和熱壓鍵合的原理基本相同,區別在于:熱壓鍵合采用加熱加壓;熱超聲鍵合采用加熱加壓加超聲。4/10、引線鍵合——熱超聲鍵合5/10、轉移成型熱固性塑料轉移成型工藝是將“熱流道注塑”和“壓力成型”組合工藝。傳統熱流道注塑成型中,熔體腔室中保持一定的溫度,在外加壓力作用下塑封料進入芯片模具型腔內,獲得一定形狀的芯片外形。熱固性聚合物:低溫時聚合物是塑性或流動的,當加熱到一定溫度時,聚合物分子發生交聯反應,形成剛性固體,并不能反復加熱使之塑性流動,不可回收利用。5/10、轉移成型過程1、芯片及完成互連的框架置于模具中;2、將塑封料預加熱后放入轉移成型機轉移罐中;3、在一定溫度和轉移成型活塞壓力作用下,塑封料注射進入澆道,通過澆口進入模具型腔;4、塑封料在模具內降溫固化,保壓后頂出模具進一步固化。6/10、去飛邊毛刺毛刺飛邊是指封裝過程中塑封料樹脂溢出、貼帶毛邊、引線毛刺等飛邊毛刺現象。隨著成型模具設計和技術的改進,毛刺和飛邊現象越來越少。封裝成型過程中,塑封料可能從模具合縫處滲出來,流到外面的引線框架上,毛刺不去除會影響后續工藝。6/10、去飛邊毛刺毛刺飛邊去除工藝:介質去毛刺飛邊:

研磨料和高壓空氣一起沖洗模塊,研磨料在去除毛刺的同時,可將引腳表面擦毛,有助于后續上錫操作。溶劑去飛邊毛刺和水去飛邊毛刺:

利用高壓液體流沖擊模塊,利用溶劑的溶解性去除毛刺飛邊,常用于很薄毛刺的去除。7/10、引腳上焊錫上焊錫目的:增加保護性鍍層,以增加引腳抗蝕性,并增加其可焊性。上焊錫方法:電鍍或浸錫工藝電鍍工藝:引腳清洗→電鍍槽電鍍→烘干浸錫工藝:去飛邊→去油和氧化物→浸助焊劑→加熱浸錫→清洗、烘干8/10、切筋打彎

切筋成型其實是兩道工序:切筋和打彎,通常同時完成。

切筋工藝:切除框架外引腳之間的堤壩(dambar)及在框架帶上連在一起的地方;

打彎工藝:將引腳彎成一定的形狀,以適合裝配的需要。8/10、切筋打彎——打彎工藝

對于打彎工藝,最主要的問題是引腳變形。對于PTH裝配,由于引腳數較少且較粗,基本沒有問題。對SMT裝配來講,尤其是高引腳數目框架和微細間距框架器件,一個突出的問題是引腳的非共面性(leadnonCoplanarity)。

造成非共面性原因:(1)工藝過程處理不恰當(2)成型后降溫過程引起的框架翹曲

9/10、打碼

打碼是在封裝模塊頂部印上去不掉的、字跡清楚的字母和標識,包括制造商信息、國家、器件代碼等,主要是為了便于識別和可跟蹤。打碼方法有多種,其中最常用的是印碼(P

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