引线框架型IC封装

现代微电子封装 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 及封装技术现代微电子封装材料及封装技术现代微电子封装材料及封装技术现代微电子封装材料及封装技术现代微电子封装材料及封装技术现代微电子封装材料及封装技术第三第三部分部分电子封装原理与技术电子封装原理与技术现代微电子封装材料及封装技术现代微电子封装材料及封装技术第三第三部分部分电子封装原理与技术电子封装原理与技术李明材料科学与工程学院电子封装概论引线框架型封装球栅阵列型封装二级电子封装（微组装）电子封装材料三维电子封装及系统封装引线框架型封装ＤＩＰ（DualInlinePackage）ＱＦＰ（QuadFlatPackage）ＱＦＮ（QuadFlatNon-LeadedPackage）ＳＯＰ（SmallOutlineL-LeadedPackage）Ｑ（QudNoededcge）（SOueededcge）封装所需材料晶圆导电性粘接剂金线塑封树脂封装树脂金属引线芯片金属衬底内腿外腿金属衬底引线框架引线框架型封装的关键技术硅圆的研磨与切割芯片的粘接固定封装树脂金属引线芯片硅圆的研磨与切割金线键合树脂塑封外腿金属衬底内腿引脚的成形外腿电镀焊锡对引线框架的要求保证良好的导电性与导热性保证良好的机械强度保证良好的加工性塑封范围保证与金线的焊接性保证与塑封树脂的结合强度保证良好的尺寸精度引线框架的各部名称与作用外腿：与印刷基板连接用塑封范围框体：支撑引线小岛：固定芯片、接地、导热孔穴连筋：支撑引线防止树脂孔穴：防止树脂剥离外流镀银（或金）区：保证与金线的焊接性内腿：与芯片连接固定胶带：保证内腿不变形引线框架封装工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 工程名称作业内容1.背面研磨BackGrind磨去背面多余部分的硅2划片将硅园切分成芯片2.划片Dicing将硅园切分成芯片3.芯片粘接DieBonding用粘结剂粘贴芯片4.固化PostDieBondCure粘结剂固化固化PostDieBondCure5.引线键合WireBonding用金属线互连芯片与引线框架内腿6.塑封Molding用树脂将芯片与内腿等塑封起来7.固化PostMoldCure树脂固化8.切筋trimming切掉外引腿间的连接筋在表面打印商标型号批号9.打印商标Marking在表面打印商标，型号，批号10.电镀焊锡Solderplating在外腿表面镀覆Sn-Pb合金镀层11成形Forming用冲压法将外腿做成所需形状11.成形Forming用冲压法将外腿做成所需形状12.性能检查Electricitytest用专用设备检查外观，电性能等工程1   背面研磨封装厂家从芯片制造商获得的芯片并不是分割好的芯片，而是直径为6-12英寸的硅圆，且较厚。目的是防止芯片制造和运输过程中的变形、受损、破裂。但实际封装所需芯片的厚度要求实际上只有50-300µm左右。本工序就是将背面多余的部分通过研磨的方法减薄。多晶硅Al氧化膜数微米50-300μm单晶硅625-725μm研磨前研磨后如果硅圆一开始就很薄将会是什么样呢？只有50μm厚时的硅圆正常厚度的硅圆工程流程1、贴保护胶带（taping）3、剥离保护胶带（detape）硅圆保护胶带硅圆保护胶带剥离用胶带4清洗干燥（WhiDi）2背面研磨（BkGid）吸盘吸盘4、清洗干燥（Washing・Drying）2、背面研磨（BackGrind）温水清洗干燥砂轮干燥吸盘工程2   划片一片桂圆上有成百上千个芯片，对每一个芯片进行封装前，必须先将其分离。必须先将其分离。本工序是将硅圆上成百上千个芯片分割成单个独立的芯片主要的划片方法金刚砂论法将金刚砂轮片高速转动，研磨切片。其特点是高效率，残留应力将刚砂轮片高速转动研磨切片其特点是高效率残留应力低，是当前主要的划片方法。金刚刀法金刚刀法用金刚刀的尖角沿芯片边缘划沟，再利用芯片的脆性，用机械方法使其开裂分开。此法为最古老的方法。由于裂口易出现不规则，本法已基本被淘汰已基本被淘汰激光刻蚀法用大功率发振激光融化硅片，形成细沟痕，再用机械方法使其开裂分开。此法已发现残留应力高，现只用于特殊半导体的划片。金刚砂轮划片原理金刚砂轮硅圆支撑环高速旋转：30000rpm固定粘胶带冷却水切削水均使用纯水冷却水、切削水均使用纯水旋转方向转硅圆推进方向金刚砂轮片的构造金刚砂轮片厚度：约30μm金刚砂粒直径2-6数微米硅圆金刚砂粒直径26数微米镍基材硅圆保护胶带金刚砂轮片的构造金刚砂轮金刚砂轮片金刚砂轮划片设备東京精密：A-WD-4000B金刚砂轮划片设备切割后的硅圆清洗机器手金刚砂轮划片设备CCD照相机砂轮片高速旋转装置切割盘：带有真空吸盘，固定硅圆。金刚砂轮划片设备冷却水冷却水工程主要由三部分组成贴胶带固定切割紫外线照射硅圆紫外线目的：通过紫外线照射，使背面的胶带粘性减弱，以便在后道工序中顺利地将每个芯片分离芯片分离划片前划片前定位、方向识别标志切割范围划片后划片后切割痕工程3  芯片粘接将每个芯片逐个粘贴在引线框架的中央小岛部要求要求：1）芯片与小岛间有强固的结合力，耐各种冲击。芯片与小岛间有良好的导电性导热性2）芯片与小岛间有良好的导电性、导热性主要粘接方法利用Au和Si可形成共晶体1.Au-Si合金熔接法芯片利用Au和Si可形成共晶体的特点进行共晶熔接。引线框架小岛上贴敷金膜或电镀金层，芯片背面与之接触并在保护气氛Au-Si夹层薄膜片背面与之接触，并在保护气氛中加热、加压，使形成共晶合金的扩散层。此方法可以得到牢固的结合强度但当芯片寸很大引线框架小岛的结合强度。但当芯片尺寸很大时，由于硅与小岛的热膨胀系数的不同，芯片将会受到相当大的应力，容易引起芯片的龟裂。另外，由于此方法中使用了金，所以成本很高。芯片Au-Si夹层薄膜引线框架小岛以成本很高Au-Si合金热平衡相图用Pb–Sn合金薄膜作为2.Pd-Sn合金焊接法芯片用PbSn合金薄膜作为中间层，在保护气氛中加热、进行熔融焊接。小岛表面要Pb-Sn夹层薄膜求是镀金、镀Pd-Ag合金层或Cu基材等。此方法可以得到导热性好柔性良好的过引线框架小岛到导热性好，柔性良好的过渡层，故可缓解应力，利于散热。可用于散热量加大的芯片散热。可用于散热量加大的芯片。但耐热性较差。芯片Pb-Sn夹层薄膜引线框架小岛采用含有银粉的环氧树脂或3.导电胶粘接法采用含有银粉的环氧树脂或聚酰胺树脂等热固性树脂（通常叫银浆：AgPaste），在常温下将芯片与小岛粘接，再加热固化处理。导热、导电性主要靠其中的银粉来完成其主要特点是在的银粉来完成。其主要特点是在常温下可粘接操作，材料成本低等，但到热、导电性不如金属粘等，但到热、导电性不如金属粘接的效果好。此方法是当前最广泛采用的方法。各粘接方法的条件Au-Si合金熔接法Pd-Sn合金焊接法导电胶粘接法接合状态Au-Si共晶合金Pb-Sn合金系焊料热固化树脂材料芯片北面处理无处理或蒸镀Au膜蒸镀Ni,Ni-Au,Cr-Cu等薄膜无处理小岛表面Au或AgAg镀Au或镀Ag小岛表面Au或AgAg镀Au或镀Ag夹层薄膜不用或Au-Si系薄膜Pb-Sn系薄膜银浆加热温度400～460℃250～350℃常温条件加热温度常温夹层薄膜供给带状、切断、加热、加压带状、切断、加热、加压喷浆、印刷等保护气氛N2N2无（大气中）后处理无无固化（150～300℃、30秒～2时间）30秒～2时间）适用的封装体塑封体、陶瓷封装体塑封体、陶瓷封装体塑封体各粘接方法的特点比较Au-Si合金熔接法Pd-Sn合金焊接法导电胶粘接法接触电阻小适合大批量生产可室温作业优点接触电阻小导热性好适合大批量生产适于大型芯片接触电阻小可室温作业操作容易导热性好高温作业耐热疲劳性差耐热性差缺点高温作业高成本耐热疲劳性差耐热性差芯片易受污染适用塑封体塑封体塑封体适用范围塑封体、陶瓷封装体塑封体、陶瓷封装体塑封体导电胶粘接的基本流程从硅圆上取下芯片涂敷银浆固定在引线框架上从硅圆上取下芯片涂敷银浆固定在引线框架上机器手芯片胶带顶针涂敷银浆①支撑架②浆罐喷头喷头L/F小岛银浆①向浆罐中施加压力，从喷头挤出银浆。②喷头位置下降接触到小岛涂敷银浆①向浆罐中施加压力，从喷头挤出银浆。②喷头位置下降接触到小岛涂敷银浆③传送带②喷头位置下降，接触到小岛，涂敷银浆。③涂敷后的引线框架被传送到下一道工序。②喷头位置下降，接触到小岛，涂敷银浆。③涂敷后的引线框架被传送到下一道工序。拿取芯片④吸盘⑤⑥吸盘芯片胶带顶针胶带④④⑦④用CCD照相机确认芯片位置，吸盘向芯片位置移动。⑤由下部伸出顶针，顶起胶带，使芯片突起，然后吸盘下降吸住芯片。⑥吸盘抓住芯片，向上提起。④用CCD照相机确认芯片位置，吸盘向芯片位置移动。⑤由下部伸出顶针，顶起胶带，使芯片突起，然后吸盘下降吸住芯片。⑥吸盘抓住芯片，向上提起。⑥吸盘抓住芯片，向上提起。⑦顶针收回，硅圆托盘移动到下一个新片处。⑥吸盘抓住芯片，向上提起。⑦顶针收回，硅圆托盘移动到下一个新片处。粘接芯片⑨⑩⑧⑧吸盘移动到涂好银浆的引线框架小岛上方⑧吸盘移动到涂好银浆的引线框架小岛上方⑧吸盘移动到涂好银浆的引线框架小岛上方。⑨吸盘下降，将芯片覆于小岛上,并加一定的力。⑩如果银浆的润湿性差的话，有时吸盘可以在施压的同时，X、Y方⑧吸盘移动到涂好银浆的引线框架小岛上方。⑨吸盘下降，将芯片覆于小岛上,并加一定的力。⑩如果银浆的润湿性差的话，有时吸盘可以在施压的同时，X、Y方向发出震动。向发出震动。芯片粘接设备银浆涂敷装置dispenserunit银浆涂敷装置dispenserunit确认芯片位置的CCD照相机确认芯片位置的CCD照相机机器手（吸盘）bondinghead机器手（吸盘）bondingheadpp硅圆wafer硅圆wafer顶针装置（下面）Plungeupunit顶针装置（下面）Plungeupunit设备各部分的作用喷头喷头喷头与注射针相似，可分为单嘴喷头和多嘴喷头。单嘴喷头：几乎所有的产品都可适用，但生产效率低。多嘴喷头：生产效率高，但只对应一种产品。单嘴喷头的涂敷方法（多次完成）多嘴喷头的涂敷方法（一次完成）喷头的形状各种各样，要根据芯片大小、形状而定。吸盘吸盘作为自动化生产中的机器手已被广泛使用。其材质有金属的、橡皮的、塑料的等等。从形状上看，有四面角锥状的、两面角锥状的，平板状的等。四面和两面锥状平板状各种形状吸盘的比较优点缺点四面锥状位置精度高造价高四面锥状位置精度高造价高两面锥状适用范围广某一方向上位置精度低容易倾斜平板状造价低，位置精度低适用范围广与芯片表面直接接触，易造成芯片表面破损，污染污染工程4   固化将芯片粘贴在引线框架的中央小岛部后，需要放在烘干箱中在氮气等的保护下，固化处理。固化条件一般为200℃×2h.（根据粘接剂种类：固化条件150～300℃、30秒～2时间）氮气等还原性气氛下目的：防止内腿铜烘干炉中固化处理止内腿铜表面的氧化烘干炉中固化处理工程5   引线键合用直径20-50µm金属线(金线、铜线或铝线等）将芯片与引线框架内腿互连起来。键合前键合后片与引线框架内腿连起来键合前键合后引线键合的主要方法键合方式热压焊法超声波-热压焊法超音波焊法bonderNailHeadBonderWedgeBonderPKG树脂塑封型(非气密性封装）陶瓷PKG(气密性封装）1stBondBallBond(NailHeadBond)WedgeBond2dBdWdBdWdBd2ndBondWedgeBondWedgeBondWire99.99%Au,Au-Cu合金φ20～50μmＡｌ-Si(1%)φ25～50μm条件温度、压力温度、压力、超声波压力、超声波键合温度300～350℃150～300℃室温～100℃优点便宜生产效率高昂贵生产效率高耐腐蚀优点便宜、生产效率高结合强度高昂贵、生产效率高可低温键合耐腐蚀室温操作、结合强度高缺点耐腐蚀性差耐腐蚀性差昂贵、铝线时耐蚀性差缺点耐腐蚀性差易形成金属间化合物耐腐蚀性差昂贵铝线时耐蚀性差超声-热压焊法（常见方法）超声热压焊法键合速度:每秒315次超声-热压焊法键合速度:每秒3-15次超声-热压焊法的键合原理引线键合1：芯片侧的键合滑移面金铝氧化膜铝结合面金与铝间的金属间化合物AuBallwthAuBallAuBallAu4AlAu5Al2IMCGrowAuBallAuBallAu5Al2AuBallAu5Al2Au2AlAu2AlAuAlAuAlAuBallAu5Al2AlPadu52Au2AlAlPadAuAl2AlPadAuAl2AlPadTemperature/Time金-铝键合界面图goldbondIMC——AuAl2Alpad引线键合2：引线框架内腿侧的键合金滑移面银结合面放电电极超声-热压焊法的动作过程开始金球放电电极尖端金球与芯片电极键合（键合1）加压超声波震动金线与放电电极间放电，形成金球加压、超声波震动引线框架加热200-260度按一定轨迹引线，与框架内腿键合（键合2）全体提升加压、超声波震动送丝压头上扬到一定高度超声-热压焊法的动作过程引线键合装置键合头键合头加工完成品接纳部分加工完成品接纳部分待加工品供给部分待加工品供给部分供给部分供给部分键合加工台键合加工台引线键合装置Shinkawa/UTC-300BI)加工窗口部分加工时加工时引线框架的加热、固定部分A’固定引线内腿的各种装置AA’框架内退固定内退耐熱橡胶芯片框架内退加热板小岛超声-热压焊法主要参数①压力Ｚ方向Ｚ方向压力，一般１０～３００ｇ②超声波频率：６０ｋ～１２０ｋＨｚ③時間超声波的震动時間超声波的震动時間：５～３０ｍｓ）④温度C系L/F200240℃Cu系L/F：200～240℃Ｘ方向Ｙ方向超声波的发振原理超声波是由叫压电振子压电性物质（PZT系压电陶瓷钛酸盐锆酸盐类）超声波是由叫压电振子压电性物质（PZT系压电陶瓷钛酸盐锆酸盐类）（PZT系压电陶瓷：钛酸盐，锆酸盐类）产生的。所谓的压电性是指当给物质施加应力（PZT系压电陶瓷：钛酸盐，锆酸盐类）产生的。所谓的压电性是指当给物质施加应力所谓的压电性是指当给物质施加应力时，他会发生电解而产生电流，反之进行电解时物质会产生应力。所谓的压电性是指当给物质施加应力时，他会发生电解而产生电流，反之进行电解时物质会产生应力。超声波的频率与施加电频率相同，且振动方向一定要与芯片表面平行，而超声波的频率与施加电频率相同，且振动方向一定要与芯片表面平行，而压力且振动方向定要与芯片表面平行，而压力与之垂直。且振动方向定要与芯片表面平行，而压力与之垂直。超声波超声波各种超声波振子SideViewTopView压电振子Kaijyo/FB-118A1481振動子Shinkawa/UTC-200Shinkawa/UTC200UST-25AShinkawa/UTC-300BIUST-110A送丝压头的位置-时间轨迹曲线Ｚ方向键合1检测键合2检测Ｚ原点金球形成线形形成键合1检测金球形成2ndBOND1stBOND时间键合1的检测原理在引线键合设备中，附有键合状况的监测功能。金丝形状形成（loop）后，如果特殊回路导通，说明键合1的键合结果良好。反之，回路不导通，则说明键合1没有键合上，会发出警报，并机器自动停机。但回路电流微弱，有时会造成误动作。另外，对于一些集成电路，此法不适用。電流送丝压头芯片金属加热板回路不导通：NG发出警报，停机回路导通：OK金属加热板键合2的检测原理同样，对于引线内腿键合2的检测也采用类似的办法进行。但与键合1相反，当回路不导通时，证明键合2良好。電流回路导通：NG发出警报，停机回路不导通：OK工程6     塑封用环氧类热固型树脂，将芯片、金属引线（金线）、引线框架内腿等易受损的部分封装起来。以防止外部环境的影响和境框架内腿等易受损的部分封装起来。以防止外部环境的影响和破坏。人间Human环境Environment头发、皮削・唾液・汗・化粧水分、灰尘、静电、紫外線、α線树脂塑封原理先将树脂块传送到压缸下的位置，用射频加热等方法预热。再加热到融化温度（170-180℃）。然后在液压缸的挤压下，熔融状加热到融化温度（170180℃）。然后在液压缸的挤压下，熔融状树脂通过通道灌入塑封模腔中，大约几十秒后，树脂失去流动性而凝固。液压缸塑封模具传送带通道注入口排气口树脂块传送带通道注入口排气口将工件和树脂安装在模具内模具温度：170-180℃上模下模预压件压铸成型模具树脂向树脂施压将液态树脂下模树脂向树脂施压，将液态树脂注入模腔中待充满模腔后，保持压力压力：约70kg/cm2保持时间：60-150s保持时间：60150s取出产品取出产品多个同时塑封塑封前塑封后清理后排气孔注入口模腔各种塑封模具多连体模具担连体模具适用于大封装体适用于小封装体适用于大封装体适用于小封装体塑封工程条件通道高度項目PHENOMENON条件備考2-3mm视树脂块重量进行调整通道高度模具温度23mm170-180°C视树脂块重量进行调整根据材料/模具要调整预热温度75-85°C根据材料/模具要调整PROCESS灌注时间5-30sec根据材料/模具要调整灌注压力>70kgf/cm²根据材料/模具要调整凝固时间30-120sec根据材料/模具要调整塑封工序的完成品树脂注入痕树脂注入痕工程7   固化塑封后，树脂虽已成固态，但固化并不完全。还要进行彻底的固化处理固化是在保温箱中进还要进行彻底的固化处理。固化是在保温箱中进行，固化条件一般为175℃×5h.。大气气氛下保温箱中固化处理工程8   切筋引线框架的各腿是用筋连接着的，起支撑引线作用。封装后，连筋已完成任务，本工序是将其连筋作用。封装后，连筋已完成任务，本工序是将其连筋冲掉。连筋切筋前切筋后工程9   印刷商标本工序是在塑封面上用激光法或油印法印刷商标、品名、批号等。紫外线固化型油墨打印激光打印工程10   电镀焊锡为了保证在二级封装时顺利地与印刷极板焊接，要对引线外腿进行可焊性Sn-Pb合金镀层的电镀。合金组成一般为S20%镀层厚度为1为Sn-20%Pb、镀层厚度为7.5-15µm。电镀前电镀后电镀焊锡原理将预镀件放入含有锡和铅金属离子的电解溶液中，并把预镀件作为阴极，通电后，锡和铅金属离子在阴极表面得到电子还原成金属原子，使预镀件（外腿）表面形成可焊性Sn-Pb合金镀层。阴极反应：Sn2++2e=SnPb2++2e=Pb阳极反应：Sn-2e=Sn2+Pb-2e=Pb2+电镀焊锡生产线工程例電気めっき施設ストリップ式半田めっき装置再生純水補給水脱脂剤研磨剤研磨剤めっき半田三ナトりん酸純水剤剤剤液リウム酸大気放散原材料電気バリ浮かし電気バリ浮かし電気バリ浮かしスピンナー水洗水ジェット化学研磨スピンナー化学研磨スピンナー水洗幅寄せ半田めっき半田めっきスピンナー水洗中和スピンナー湯洗湯洗湯洗スピンナー乾燥製品逆洗水再生純水排水処理ユニット逆洗排水濃厚廃液貯槽業者委託処理業者委託処理工程11   成形切掉不要的部分，对外腿进行弯曲加工切掉不要部分弯曲加工成形前几种外腿弯曲加工方法工程12   各种性能测试电性能检查项目包括是否有短路、电路功能、耐压、耐频等。操作温度包括常温测定（25℃）、高温测定（80℃）、低温测定（-5℃）等，主要依据不同的产品而定。IC连线盒电性能测试装置外观检查及外腿尺寸检查要求用显微镜检查，防静电条件下进行宽度翘起长度端面不齐度弯曲包装要求a.用铝箔袋封闭，以防吸收水分b托盘要有防静电效果等b.托盘要有防静电效果等c.要整齐放入，稳定性好不整齐防止吸潮最后完成品最后完成品工程常见缺陷切口缺陷龟裂切口不正划片工序TopViewTopView45°AngleView芯片粘结工序合格格品焊焊膏不足足焊球缺陷金线变形焊点断裂金线键合工序焊球缺陷金线变形焊点断裂金线外露引线内腿缺陷焊盘缺陷金线键合工序《引线框架型封装》小结引线框架的作用与结构结构特点、作用于要求、各部位名称主要工艺流程研磨、划片、粘接、键合、塑封，外腿成形芯片粘接粘接原理、工艺要求金线键合的原理金线键合的原理金与铝键合、金与银键合、烧球原理、工艺要求塑封原理与工艺塑封原理与工艺塑封原理、热固性树脂、工艺要求工程常见问题工程常见问题开裂、变形、外露