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IC封裝

2014-4-1 22:29:00
  • IC封裝是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程

IC封裝是指將通過測試的晶圓按照產(chǎn)品型號及功能需求加工得到獨立芯片的過程。IC封裝主要是提供一個媒介,把精細的硅芯片連接到較粗糙間距的印制電路板上,并保護器件免予受潮。

具體的封裝形式包括:

1、引線封裝

   在20世紀70年代末,市場上第一種獲得廣泛接納的封裝是雙列直插式(DIP,Dual In Line),可用陶瓷和塑料封裝體。引線從封裝兩邊引出,并與封裝垂直。通過將引腳插到電路板的通孔中,便可將封裝安裝在PCB上,引線會在電路板的另一面夾斷,再利用波峰焊接技術來焊接。該封裝可容納最多的引線數(shù)目為40,而電路板間距則為0.65mm。

   20世紀70年代末80年代初,出現(xiàn)表面安裝(surface mount),芯片上的引線(引腳)和元件都被焊接在電路板的某一表面,而不是穿過板體。這使得電路板兩面都可用于粘結芯片,安裝過程使用了焊料回流技術,能支持最大的引線數(shù)為80。

   到20世紀80年代中期四邊都有引線的封裝出現(xiàn),這類封裝稱為四方扁平封裝(Quad Flat Packs,QFP)(引線呈海鷗翅膀形狀)或引線芯片載體(Leaded Chip Carriers)(引線呈彎曲的J字形狀)。最常用的典型四方扁平封裝間距為0.65mm或0.5mm,引線數(shù)高達208。這些封裝在20世紀90年代初期之硬盤驅動器和圖形市場獲得廣泛應用。

   20世紀80年代末90年代初,裸露焊盤引線封裝(Exposed-Pad Leaded Package)誕生。這種封裝就是把芯片粘接端暴露于底部的四方扁平或更小外形封裝。這些暴露的粘接端可以焊接在電路板上,以建立高效的路徑為芯片進行散熱。

   20世紀90年代開發(fā)出微引線框架(MLF)系列封裝,MLF接近于芯片級封裝(Chip Scale Package,CSP),用封裝的底部引線端提供到PCB板的電氣接觸,而不是到海鷗翅膀形狀引線的soic和qual封裝,因此,這種封裝有利于保證散熱和電氣性能。

2、 分層封裝

   20世紀90年代出現(xiàn)了一種新型封裝,采用分層板作為基板材料,名為球柵陣列封裝(Ball Grid Array,BGA)以引線框架為基礎的封裝只能夠把引線引導到封裝體的周邊…球柵陣列封裝的引線則可引導到布滿封裝底部的焊球上。起初,BGA封裝的典型焊球間距為1.27mm。

3、晶圓級封裝

   有空間要求時,最好的封裝根本即是無封裝??梢栽诰A級進行額外處理,以便生成能直接安裝在電路板上的器件,這種處理一般包括利用重新分配層把晶片上的精細間距轉到芯片本身的較粗糙間距(典型值0.5mm)上,然后在重新安排的函數(shù)上生成焊凸。該晶粒會單個分割出來,晶圓級封裝即是一塊焊凸晶片。

4、系統(tǒng)級封裝(SIP)

   現(xiàn)在出現(xiàn)新一輪的集成是把多個芯片置于單一封裝中,成為系統(tǒng)級封裝(System in a package;SIP)。通過在同一個封裝中(一般利用分層式基板)放兩個或更多芯片,或者在同一個封裝中一個疊一個地堆疊芯片,可以實現(xiàn)多芯片封裝。

5、封裝互連技術的發(fā)展

   互連技術描述芯片如何連接到封裝的基板上。大多數(shù)封裝中,封裝體首先與基板(引線框架或分層式)上的芯片粘接端正面鍵合,然后采用金線或鋁線把芯片焊盤鍵合到基板的引線指(lead finger)上。這類互連技術稱為引線鍵合(wire bonding)適用于大部分封裝應用。一種新的互連方案稱為倒裝芯片鍵合(Flip Chip bonding)。在芯片的表面鍵合墊片位置生成一個導電性焊凸,這個凸點芯片接著被翻轉直接連接到基板上,在大多數(shù)情況下使用的是分層式基板,焊球粘會利用焊料回流工藝接在基板上,回流之后,在芯片和基板之間會使用底部填充工藝來減小器件使用時在焊接處造成的應力。

6、封裝材料

塑料封裝易受潮和濕氣影響。最初的封裝是通孔安裝,可靠性要求并不太高,因為在焊接過程中產(chǎn)生的熱量離封裝很遠(在電路板的另一面)。業(yè)界一直不斷努力改進鑄?;旌衔锛靶酒辰硬牧希允∪Ω稍镅b配的要求。 封裝材料的另一項最新要求是在封裝中做到完全無鉛,并根據(jù)環(huán)保要求采用"綠色材料"。

7、封裝過程

來自晶圓前道工藝的晶圓通過劃片工藝后,被切割為小的晶片(Die),然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應的基板(引線框架)架的小島上,再利用超細的金屬(金、錫、銅、鋁)導線或者導電性樹脂將晶片的接合焊盤(Bond Pad)連接到基板的相應引腳(Lead),并構成所要求的電路;然后再對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護,塑封之后,還要進行一系列操作,如后固化(Post Mold Cure)、切筋和成型(Trim&Form)、電鍍(Plating)以及打印等工藝。封裝完成后進行成品測試,通常經(jīng)過入檢(Incoming)、測試(Test)和包裝(Packing)等工序,最后入庫出貨。

   典型的封裝工藝流程:劃片 裝片 鍵合 塑封 去飛邊 電鍍 打印 切筋和成型 外觀檢查 成品測試 包裝出貨。