封裝互連是指將芯片I/0端口通過金屬引線,金屬凸點等與封裝載體相互連接,實現芯片的功能引出。封裝互連主要包括引線鍵合(Wire Bonding, WB)載帶自動鍵合(Tape Automated Bonding,TAB)和倒裝焊 (Flip Chip Bonding)。
1.引線鍵合 ( WB)引線鍵合技術包括超聲熱壓球焊技術和超聲楔北焊接找術兩種。超產熱壓球焊技術是指使用金屬焊線,在外殼、基板或引線框架端加熱的東件下,通過設備牌頭施加的壓力及超聲波,利用陶監騭刀使金屬焊線與志片電板、金屬焊線與外殼、基板或引線框架端子連接,以達到功能的輸人與輸出的一種封裝技術。
超聲楔形焊接技術是指使用金屬焊線(通常是鋁線或鋁帶等),通過設備懼頭施加的壓力及超聲波,利用金屬楔形劈刀使金屬焊線與芯片電極、金屬焊線與外殼、基板或引線框梁端子連接,以達到功能的輸人與輸出的一種封裝技術。
金屬焊線包括純金線、鍍鈀銅線、銀合金線、純銅線、鋁線、鋁帶等。
金屬焊線的選擇取決于產品需要焊線承載的電流大小、成本的高低,以及芯片電極區鋁層的厚度、耐蝕性等因素
下圖所示為超聲熱壓球焊引線鍵合產品局部圖。
2. 載帶自動鍵合 (TAB)?
載帶自動鍵合技術是指利用超聲熱壓焊接機,將芯片上的凸點與載帶上的焊點焊接在一起,再對焊接后的芯片進行密封保護的一種封裝技術,如下圖所示。
TAB 的關鍵工藝包括芯片凸點制作、載帶制作,以及內引線、外引線的悍接和包封。
對載帶材料的要求 是高溫性能好、熱匹配性好、收縮率小、機械強度高;典型的芯片表面凸點材料為金或金合金。
載帶自動鍵合的優點是,結構輕、薄、短、小;密度高;具有更好的電性能;鍵合點抗鍵合拉力比引線鍵合的高。
3.倒裝焊
倒裝焊按技術是指在芯片的電極上預制凸點(Bump),再將凸點與基板或引線框架對應的電極區相連,以達到功能的輸人與輸出的一種封裝技術。
芯片表面凸點種類包括銅柱 (Cu Prillar)、焊錫球(solder Ball)、金凸點(Au Bump) 等。焊接方式包括回流焊接和熱壓焊接 (Thermal Compression Bond,TCB)兩種方式。
銅柱和焊錫球的焊接方法是,將芯片翻轉向下,在銅柱、焊錫球表面蘸取水洗型或免洗型助焊劑,通過回流焊接方式將芯片與基板或引線框架固定;金凸點的焊接方法是,在基板上涂覆 NCP 材料,或者將 NCF材料涂敷在凸點圓片表面,再將芯片翻轉向下,通過熱壓方式將芯片 與基板固定。
倒裝焊的填充方式包括環氧樹脂塑封底部填充 ( Molding Under Fill, MUF)、毛細管底部填充(Capillary Under Fill, CUF)、不導電焊膏 (Non ConductivePaste, NCP)填充、不導電薄膜 (Non Conductive Film, NCF)填充等。
下圖所示為倒裝焊接產品局部圖。
目前,引線鍵合技術因其成本相對低廉,仍是主流的封裝互連技術,但它不適合對高密度、高頻有要求的產品。倒裝焊接技術適合對高密度、高頻及大電流有要求的產品,如電源管理、智能終端的處理器等。TAB 封裝技術主要應用于大規模、多引線的集成電路的封裝。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:封裝互連,封裝互連,Packaging Interconnection
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