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半導體集成電路載帶自動鍵合作用、特點、分類以及材料分析!

科準測控 ? 來源:科準測控 ? 作者:科準測控 ? 2023-04-14 09:43 ? 次閱讀

半導體載帶自動焊是一種集成電路組裝工藝,適用于無常規封裝體的裸芯片。其基本原理是將每個硅芯片粘在一條特制的撓性載帶上。載帶由在上面形成金屬導體的薄塑料基板構成,像一種撓性印刷電路。在導體內部末端,引線圖形具有和芯片連接焊點相匹配的圖形。在導體最外端,由于電測試每個導體和焊點有臨時接觸,在芯片連接焊點和測試焊盤分布之間,有一段無絕緣膜支撐的長導體,最終會形成TAB封裝的外引線。今天【 科準測控】 小編就來介紹一下半導體載帶自動焊的分類、特點、優勢以及載帶自動焊技術的材料、設計要點,一起往下看吧!

1、載帶自動焊的分類和特點

大載帶自動焊TAB(TapeAutomatedBonding)主要有:Cu箔單層帶、Cu-PI雙層帶、Cu站合劑-PI三層帶、Cu-PI-Cu雙金屬帶,其特點見表2-4。

image.png

載帶自動焊技術的優點:

(1) 載帶自動焊結構輕、薄、短、小。

(2) 載帶自動焊的電極尺寸、電極與焊區節距均比引線鍵合小。

(3) 相應可容納更高的I/O引腳數。

(4) 載帶自動焊的引線電阻電容和電感均比引線鍵合的小得多。

(5) 采用載帶自動焊互連可大大提高電子組裝的成品率,從而降低電子產品的成本。

(6) 載帶自動焊采用Cu 箔引線,導熱和導電性能好,機械強度高。

(7) 載帶自動焊比引線鍵合的鍵合拉力高3~10倍,可提高芯片互連的可靠性。

(8) 載帶自動焊使用標準化的卷軸長帶(長100m),對芯片實行自動化多點一次焊接。

2、 載帶自動焊技術的材料

載帶自動焊技術的關鍵材料包括基帶材料、載帶自動焊的金屬材料和芯片凸點的金屬材料。

(1)基帶材料要求高溫性能好,與Cu 箔的粘合性好,耐高溫,熱匹配性好,收縮率小且尺寸穩定,抗化學腐蝕性強,機械強度高,吸水率低。常用的基帶材料有聚酰亞胺、聚酯類材料、聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜、苯并環丁烯薄膜等。

(2)載帶自動焊的金屬材料采用Cu箔,因為Cu的導電、導熱性能好,強度高,延展性和表面平滑性良好,與各種基帶粘結牢固,不易剝離,特別是易于用光刻法制作出精細、復雜的引線圖形,又易于電鍍Au、Ni、Pb-Sn等金屬。

(3)載帶自動焊技術要求在芯片的焊區上先制作凸點,然后才能與Cu 箔引線進行焊接,表2-5為芯片凸點的金屬材料。

image.png

載帶自動焊使用的凸點形狀一般有蘑菇狀凸點和柱狀凸點兩種。

蘑菇狀凸點用一般的光刻膠作掩模制作,用電鍍增高凸點時,在光刻膠(厚度僅幾微米)以上凸點除繼續電鍍增高外,還向橫向發展,凸點高度越高,橫向發展也越大,由于橫向發展時電流密度的不均勻性,最終的凸點頂面呈凹形,凸點的尺寸也難以控制。

柱狀凸點制作時用厚膜抗腐蝕劑作掩模,掩模的厚度與要求的凸點高度一致,所以制作的凸點是柱狀或圓柱狀的,由于電流密度始終均勻一致,因此凸點頂面是平的。

從兩種凸點的形狀比較可以看出,對于相同的凸點高度和凸點頂面面積,柱狀凸點要比蘑菇狀凸點的底面金屬接觸面積大,強度自然也高I/O數高且節距小的載帶自動焊指狀引線與芯片凸點互連后,由于凸點壓焊變形,蘑菇狀凸點間更易發生短路,而與柱狀凸點互連,則有更大的寬容度。

注意:不管是哪種凸點形狀,都應當考慮凸點壓焊變形后向四周(特別是兩鄰近凸點間)擴展的距離,必須留有充分的余量。

3、 載帶的設計要點

載帶自動焊的載帶引線圖形是與芯片凸點的布局緊密配合的。首先,預測或精確量出芯片凸點的位置、尺寸和節距,然后再設計載帶引線圖形,引線圖形的指端位置、尺寸和節距要和每個芯片凸點一一對應其次,載帶外引線焊區又要與電子封裝的基板布線焊區一一對應,因此就決定了每根載帶引線的長度和寬度。

根據用戶使用要求和I/0引腳的數量、電性能要求的高低以及成本的要求等來確定選擇單層帶、雙層帶、三層帶或雙金屬層帶。單層帶要選擇5070μm厚的Cu箱,以保持載帶引線圖形在工藝制作過程和使用中的強度,也有利于保持引線指端的共面性。使用其他幾類載帶,因有PI支撐,可選擇1835μm或更薄的Cu箔。

PI引線架要靠內引線近一些,但不應緊靠引線指端,也不應太寬,以免產生熱應力和機械應力。

由于在制作工藝過程中腐蝕Cu箱時有相同速率的橫向腐蝕,因此在設計引線圖形時,應充分考慮這一工藝因素的影響,將引線圖形的尺寸適當放寬,最終才能達到所要求的引線圖形尺寸。

image.png

科準測控W260推拉力測試機

以上就是小編分享的半導體載帶自動焊的分類、特點、優點以及設計要點介紹了,希望大家看完后能有所收獲!如果您有遇到關于半導體集成電路、芯片、推拉力機等相關問題,可以給我們私信或留言,科準的技術團隊也會為您解答疑惑!還想了解更多信息,歡迎關注!

審核編輯 黃宇

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