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什么是IC封裝技術(shù)？
封裝技術(shù)是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。封裝對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)是必須的，也是至關(guān)重要的。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB（印制電路板）的設(shè)計(jì)和制造，因此它是至關(guān)重要的。
IC封裝技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段
第一階段：20世紀(jì)80年代以前（插孔原件時(shí)代）。
封裝的主要技術(shù)是針腳插裝（PTH），其特點(diǎn)是插孔安裝到PCB上，主要形式有SIP、DIP、PGA，它們的不足之處是密度、頻率難以提高，難以滿足高效自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。
第二階段：20世紀(jì)80年代中期（表面貼裝時(shí)代）。
表面貼裝封裝的主要特點(diǎn)是引線代替針腳，引線為翼形或丁形，兩邊或四邊引出，節(jié)距為1.27到0.4mm，適合于3-300條引線，表面貼裝技術(shù)改變了傳統(tǒng)的PTH插裝形式，通過(guò)細(xì)微的引線將集成電路貼裝到PCB板上。主要形式為SOP（小外型封裝）、PLCC（塑料有引線片式載體）、PQFP（塑料四邊引線扁平封裝）、J型引線QFJ和SOJ、LCCC（無(wú)引線陶瓷芯片載體）等。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是引線細(xì)、短，間距小，封裝密度提高；電氣性能提高；體積小，重量輕；易于自動(dòng)化生產(chǎn)。它們所存在的不足之處是在封裝密度、I/O數(shù)以及電路頻率方面還是難以滿足ASIC、微處理器發(fā)展的需要。
第三階段：20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了第二次飛躍，進(jìn)入了面積陣列封裝時(shí)代。
該階段主要的封裝形式有焊球陣列封裝（BGA）、芯片尺寸封裝（CSP）、無(wú)引線四邊扁平封裝（PQFN）、多芯片組件（MCM）。BGA技術(shù)使得在封裝中占有較大體積和重量的管腳被焊球所替代，芯片與系統(tǒng)之間的連接距離大大縮短，BGA技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)，使得一直滯后于芯片發(fā)展的封裝終于跟上芯片發(fā)展的步伐。CSP技術(shù)解決了長(zhǎng)期存在的芯片小而封裝大的根本矛盾，引發(fā)了一場(chǎng)集成電路封裝技術(shù)的革命。
第四階段：進(jìn)入21世紀(jì)，迎來(lái)了微電子封裝技術(shù)堆疊式封裝時(shí)代。
它在封裝觀念上發(fā)生了革命性的變化，從原來(lái)的封裝元件概念演變成封裝系統(tǒng)。目前，以全球半導(dǎo)體封裝的主流正處在第三階段的成熟期，PQFN和BGA等主要封裝技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，部分產(chǎn)品已開(kāi)始在向第四階段發(fā)展。發(fā)行人所掌握的WLCSP封裝技術(shù)可以進(jìn)行堆疊式封裝，發(fā)行人封裝的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）芯片就是采用堆疊式的三維封裝。
IC封裝技術(shù)國(guó)內(nèi)外對(duì)比
中國(guó)封裝技術(shù)與國(guó)外封裝技術(shù)的差距：
1.封裝技術(shù)人才嚴(yán)重短缺、缺少制程式改善工具的培訓(xùn)及持續(xù)提高培訓(xùn)的經(jīng)費(fèi)及手段。
2.先進(jìn)的封裝設(shè)備、封裝材料及其產(chǎn)業(yè)鏈滯后，配套不全且質(zhì)量不穩(wěn)定。
3.封裝技術(shù)研發(fā)能力不足，生產(chǎn)工藝程序設(shè)計(jì)不周全，可操作性差，執(zhí)行能力弱。
4.封裝設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)能力欠偉，缺少有經(jīng)驗(yàn)的維修工程師，且可靠性實(shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全，失效分析(FA)能力不足。
5.國(guó)內(nèi)封裝企業(yè)除個(gè)別企業(yè)外，普遍規(guī)模較小，從事低端產(chǎn)品生產(chǎn)的居多，可持續(xù)發(fā)展能力低，缺乏向高檔發(fā)展的技術(shù)和資金。
6.缺少團(tuán)隊(duì)精神，缺乏流程整合、持續(xù)改善、精細(xì)管理的精神，缺少現(xiàn)代企業(yè)管理的機(jī)制和理念。
IC的封裝形式
IC Package (IC的封裝形 式)Package--封裝體:
?指芯片(Die)和不同類型的框架(L/F)和塑封料( EMC)形成的不同外形的封裝體。
?IC Package種類很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類:
●按封裝材料劃分為:金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝
●按照和PCB板連接方式分為:PTH封裝和SMT封裝
●按照封裝外型可分為:SOT、SOlC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等;
IC Package (IC的封裝形式)
●按封裝材料劃分為:
金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品;
陶瓷封裝優(yōu)于金屬封裝，也用于軍事產(chǎn)品，占少量商業(yè)化市場(chǎng);
塑料封裝用于消費(fèi)電子，因?yàn)槠涑杀镜?，工藝?jiǎn)單，可靠性高而占有絕大部分金屬封裝的市場(chǎng)份額。
IC Package (IC的封裝形式)
●按與PCB板的連接方式分為:
PTH-Pin Through Hole,通孔式;
SMT-Surface Mount Technology，表面貼裝式。目前市面上大部分IC均釆カSMT式的。
IC Package (IC的封裝形式)
●按封裝外型可分為:SOT、QFN、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等;封裝形式和工藝逐步高級(jí)和復(fù)雜
●決定封裝形式的兩個(gè)關(guān)鍵因素:
?封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近1:1;
?引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級(jí)，但是工藝灘度也相應(yīng)增加:
其中，CSP由于采用了Flip Chip技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了芯片面積/封裝而積=1:1，為目前**級(jí)的技術(shù);
IC Package (IC的封裝形式)
●QFN- -Quad Flat No-lead Package四方無(wú)引腳扁平封裝●SOIC- -Small Outline IC小外形IC封裝
●TSSOP- -Thin Small Shrink Outline Package薄小外形封裝●QFP- -Quad Flat Package四方引腳扁平式封裝
●BGA- -Ball Grid Array Package球柵陣列式封裝
●CSP- -Chip Scale Package芯片尺寸級(jí)封裝
IC結(jié)構(gòu)圖
IC封裝原材料
前段工藝
晶圓切割
芯片粘接
引線焊接
利用高純度的金線(Au)、銅線(Cu)或鋁線(AI) 把Pad
和Lead通過(guò)焊接的方法連接起來(lái)。Pad是芯片上電路的外接
點(diǎn)，Lead是Lead Frame上的連接點(diǎn)。
W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部 工藝。
FOL- Wire Bonding引線焊接
Capillary:陶瓷劈刀。W/B 工藝中最核心的-個(gè)Bonding Tool,內(nèi)部頭空心，中間穿上金線，并分別在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一-和第二焊點(diǎn):
EFO:打火桿。用于在形成第一焊點(diǎn)時(shí)的燒球。打火桿打火形成高溫，將外露于Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點(diǎn)(Bond Ball) ;
Bond Ball:第一-焊點(diǎn)。 指金線在Cap的作用下，在Pad 上形成的爐段，一般為一個(gè)球形; :
Wedge:第二焊點(diǎn)。指金線在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接點(diǎn)，一般為月牙形 (或者魚(yú)尾形) ;
W/B四要素:壓力(Force) 、超聲(USG Power)、時(shí)間(Time溫度(Temperature) ;
Wire Bond的質(zhì)量控制:
Wire Pull、Stitch Pull (金線頸部和尾部拉力)
Ball Shear (金球推力)
Wire Loop ( 金線弧高)
Ball Thickness (金球厚度)
Crater Test (彈坑測(cè)試)
Intermetallic (金屬間化合物測(cè)試)
后段工藝
EOL-注塑-激光打字-高溫固化-去電鍍-電鍍退火-成型-第四刀光檢
注塑
※為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用EMC把Wire Bonding完成后產(chǎn)品封裝起來(lái)的過(guò)程，并需要加熱硬化。
?EMC (塑封料)為黑色塊狀，低溫存儲(chǔ)，使用前需先回溫。其物性為:在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會(huì)逐漸硬化，最終成型。
?Molding參數(shù):Molding Temp: 175~185°C; Clamp Pressure: 3000~4000N:Transfer Pressure: 1000~1 500Psi; Transfer Time: 5~15s;Cure Time: 60~120s。
-L/F置于模具中，每個(gè)Die位于Cavity中，模具合模。
-塊狀EMC放入模具孔中
-高溫下，EMC開(kāi)始熔化，順著軌道流間Cavity中
-從底部開(kāi)始，逐漸覆蓋芯片
-完全覆蓋包裹完生成型固化
激光打字
在產(chǎn)品(Package) 的正面或者背面激光刻字。內(nèi)容有:產(chǎn)品名稱，生產(chǎn)日期，生產(chǎn)批次等:
模后固化
用于Molding后塑封料的固化，保護(hù)|C內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)部應(yīng)力。Cure Temp: 175+/-5° C; Cure Time: 8Hrs
去溢料
目的: De-flash的 目的在于去除Molding后在管體周?chē)鶯ead之間多余的溢料:
方法:弱酸浸泡，高壓水沖洗;
電鍍退火
目的:讓無(wú)鉛電鍍后的產(chǎn)品在高溫下烘烤一.段時(shí)間，目的在于消除電鍍層潛在的晶須生長(zhǎng)(Whisker Growth)的問(wèn)題;
條件: 150+/-5C; 2Hrs;
切筋成型
Trim:將一-條片的Lead Frame切割成單獨(dú)的Unit (IC) 的過(guò)程;
Form:對(duì)Trim后的IC產(chǎn)品進(jìn)行引腳成型，達(dá)到T藝需要求的形狀，并放置進(jìn)Tube或者Tray盤(pán)中:
第四道光檢
Final Visual Inspection-FVI
在低倍放大鏡下，對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行檢查。主要針對(duì)EOL工藝可能產(chǎn)生的廢品:例如Molding缺陷，電鍍?nèi)毕莺蚑rim/Form缺陷等、
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