集成電路怎樣進行封裝？集成電路封裝有什么目的？

1 前言

隨著集成電路的發(fā)展，小型化與多功能成了大家共同追求的目標，這不僅加速了IC設計的發(fā)展，也促進了IC封裝設計的發(fā)展。IC封裝設計也可以在一定程度上提高產(chǎn)品的集成度，同時也對產(chǎn)品的可靠性起著很重要的影響作用。本文總結和研究了一些封裝工藝中提高可靠性的方法。

2 引線框架

引線框架的主要功能是芯片的載體，用于將芯片的I/O引出。在引線框架的設計過程中，需要考慮幾個因素。

2.1 與塑封料的粘結性

引線框架與塑封料之間的粘結強度高，產(chǎn)品的氣密性更佳，可靠性更高；與塑封料的粘結性不好，會導致分層及其他形式的失效。影響粘結強度的因素除了塑封料的性能之外，引線框架的設計也可以起到增強粘結強度的作用，如在引腳和基島邊緣或背面設計圖案，如圖1所示。

圖1　各種增強型框架

2.2 芯片與引腳之間的連接

引線框架的最重要的功能是芯片與外界之間的載體，因此，引線框架應設計得利于芯片與引腳之間的連接，要考慮線弧的長度以及弧度。

2.3 考慮塑封料在型腔內(nèi)的流動

對于多芯片類的復雜設計，還應考慮塑封時塑封料在芯片與芯片或芯片與模具之間的流動性。

3 焊線

3.1 增強焊線強度

焊線強度除了焊點處的結合強度外，線弧的形狀也會對焊線強度有一定的影響。

增強焊線強度的方法之一是在焊線第二點種球，有BSOB和BBOS兩種方式。如圖2所示。

圖2　BSOB和BBOS的示意圖

BSOB的方法是先在焊線的第二點種球，然后再將第二點壓在焊球上；BBOS的方法是在焊線的第二點上再壓一個焊球。兩種方法均能增強焊線強度，經(jīng)試驗，BBOS略強于BSOB。BBOS還應用于die todie（芯片與芯片）之間的焊接，如圖3所示。

圖3　BBOS用于疊晶及芯片與芯片之間焊接的情況

3.2 降低線弧高度

現(xiàn)在的封裝都向更薄更小發(fā)展，對芯片厚度、膠水厚度和線弧高度都有嚴格控制。一般弧度的線弧，弧高（芯片表面至線弧最高點的距離）一般不低于100μm，要形成更低的線弧，有以下兩種方法。RB（Reverse Bonding反向焊接）和FFB（FoldedForward Bonding折疊焊接），如圖4和圖5所示。

圖4　反向焊接（RB）

圖5　折疊正向焊接（FFB）

反向焊接雖然可以形成低的線弧，但是種球形成了大的焊球，使得焊線間距受到限制。折疊正向焊接方法是繼反向焊接之后開發(fā)的用于低線弧的焊接方法，如圖5所示。

低線弧不僅能夠滿足塑封體厚度更薄的要求，還能減少塑封時的沖絲以及線弧的擺動（wiresweep），對增加封裝可靠性有一定的幫助。

3.3 等離子清洗

提高焊接可靠性的一個重要方法是使用等離子清洗。等離子清洗除能清潔掉芯片及引線框架表面的沾污和氧化物之外，還能激活表面，使結合面更加牢固。等離子清洗需要保證氣體在產(chǎn)品各個表面均勻的流動，因此需要使用有孔料盒，如圖6所示。

圖6　等離子清洗使用的料盒

等離子清洗的幾個關鍵影響因素有：

（1）氣體成分。等離子清洗使用的氣體一般為氬氣、氧氣和氫氣，也可以使用混合氣體。氬氣和氧氣用來清洗有機殘留，氫氣用來清洗氧化物。

（2）料盒和產(chǎn)品排布。清洗效果的一致性是很重要的，有利于獲得封裝組裝工藝的高質量控制［3］。對于射頻型等離子清洗機而言，應該讓料盒的排布順應氣體的流向，讓氣體均勻流通在料盒的各個位置。