集成電路封裝技術(shù)與低成本質(zhì)量控制

劉紀(jì)祥

摘要：文章分析了集成電路封裝的成本，提出了通過選擇低成本塑封料以實現(xiàn)集成電路封裝成本控制的方法，并闡述了集成電路封裝的質(zhì)量控制措施，期望對提高集成電路封裝經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效果，實現(xiàn)集成電路封裝小型化有所幫助。

關(guān)鍵詞：集成電路;封裝;低成本;質(zhì)量控制

中圖分類號：TN405?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0110-01

1?集成電路封裝的低成本控制

1.1集成電路封裝的成本分析。在集成電路封裝中，材料和工藝是成本控制的重點，材料主要包括引線框架、塑封料、焊絲、粘片膠、電鍍材料等。其中，引線框架、塑封料為主材，占材料成本的三分之二左右，引線框架成本的高低取決于金屬材質(zhì)，而塑封料的成本取決于不同品牌。引線框架成本幾乎沒有成本控制空間，塑封料卻有著較大的成本控制空間。所以，在集成電路封裝成本控制中要將塑封料成本控制作為重點。為在保證集成電路封裝質(zhì)量的前提下有效降低成本，應(yīng)研究不同品牌的具體價格，結(jié)合各個品牌塑封料的性能，選用低成本、高質(zhì)量的塑封料。

1.2塑封料的成本分析。集成電路封裝中的塑封料供應(yīng)商主要分為日東電工、松下電工、日立化成、住友電木等國外供應(yīng)商，以及漢高華威、浙江恒耀、佛山億通、北京中新泰合等國內(nèi)供應(yīng)商。不同供應(yīng)商的塑封材料性質(zhì)與應(yīng)用領(lǐng)域存在著一定差異，性質(zhì)體現(xiàn)在熱性能、阻燃性、物理性能、電性能、化學(xué)性能、導(dǎo)熱性能等方面，應(yīng)用領(lǐng)域為方型扁平式封裝（QFP）、焊球陣列封裝（BGA）、芯片級封裝（CSP）系統(tǒng)級封裝（SIP）等。國內(nèi)部分外資生產(chǎn)商生產(chǎn)塑封材料具備較高的產(chǎn)品檔次，占據(jù)著國內(nèi)中高端市場。

1.3低成本塑封料的選擇。在選擇塑封材料的供應(yīng)商時，要根據(jù)客戶的使用需求確定塑封料的性能和技術(shù)特性，確保產(chǎn)品能夠通過MSL3，即要求塑封料具備以下性能：塑封料在一定溫度、頻率的范圍內(nèi)具備良好的介電性能;塑封料具備良好的耐濕性、耐熱性、耐輻射性、耐大氣性和散熱性;塑封料固化中的收縮率小，體積變化小，不對半導(dǎo)體器件表面造成污染塑封料具有與金屬、非金屬材料基本相匹配的熱膨脹系數(shù)，可與材料保持良好的粘接性。

2?集成電路封裝技術(shù)的質(zhì)量控制

集成電路封裝要達(dá)到良好散熱性、電氣性、機(jī)械性和化學(xué)穩(wěn)定性的質(zhì)量要求，具體的質(zhì)量控制技術(shù)措施如下：

2.1引線框架質(zhì)量控制。引線框架是芯片的載體，在控制引線框架質(zhì)量時，應(yīng)考慮以下方面：以選擇粘接性良好的塑封料為前提，在引線框架的引腳或背面設(shè)計三角形凹槽、圓形凹槽、方形凸臺、方形凹凸組合等圖案，增強(qiáng)引線框架的粘結(jié)強(qiáng)度;合理確定引線框架線弧的長度和弧度，以利于芯片與引腳粘結(jié)。

2.2焊線的質(zhì)量控制。

（1）增強(qiáng)焊線強(qiáng)度。在焊線的第二點種球，以增強(qiáng)焊線強(qiáng)度，主要包括兩種方式，一種是BSOB方式，在焊線的第二點種球，并在焊球上壓入第二點。另一種是BBOS方式，在第二點再壓一個焊球。從實際增強(qiáng)效果來看，BBOS方式的效果優(yōu)于BSOB方式，可用于芯片與芯片的焊接。

（2）降低線弧高度。為滿足集成電路封裝小型化、微型化的要求，應(yīng)控制線弧高度，將芯片表面與線弧制高點的距離控制在100um內(nèi)，采用疊層正向焊接工藝可達(dá)到這一要求。通過降低弧線高度，可縮減塑封體厚度，減少線弧擺動問題，增強(qiáng)封裝可靠性。

（3）等離子清洗。使用等離子清洗工藝清除芯片、引線框架表面的雜質(zhì)，激活表面，促使氬氣、氧氣和氫氣在表面流動。在清洗表面上的有機(jī)殘留時可使用氬氣、氧氣，在清洗氧化物時可使用氫氣。在使用等離子清洗之前，要優(yōu)選等離子清洗劑的類型，采用DOE實驗選定機(jī)型。若選用射頻型等離子清洗機(jī)，應(yīng)沿著氣體的流向排布料盒，確保料盒內(nèi)的各個位置都均勻流通氣體;在等離子清洗機(jī)清洗之后，要對清洗效果進(jìn)行滴水試驗，保證水滴侵濕角在20°-40°之間為最佳。

2.3塑封質(zhì)量控制。

（1）設(shè)計塑封模具。在框架與塑封料之間要使用大面積的基島，以保證兩者之間具備較強(qiáng)的結(jié)合力，同時還要加強(qiáng)塑封體邊緣的結(jié)合力;根據(jù)內(nèi)部芯片位置、框架、走線、塑封料性能等，合理設(shè)計塑封模具。

（2）溫度控制。塑封模具的溫度要高于塑封料玻璃化的溫度，控制在160°C-180°C，確保塑封料處于熔融狀態(tài)，以保證塑封料達(dá)到理想流動性，提高注模質(zhì)量。若溫度小于160°C，則會降低模塑料的流動性，影響模具填充質(zhì)量，導(dǎo)致塑封層機(jī)械強(qiáng)度難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求;若溫度大于180C，則會加快塑封料的固化速度，降低框架與塑封層之間的粘結(jié)力。

（3）壓力控制。根據(jù)塑封模具的溫度和塑封料的流動性，控制好塑封機(jī)的壓力，壓力過小會導(dǎo)致塑封不滿，壓力過大會導(dǎo)致集成電路中部分引線變形。

3?結(jié)論

總而言之，集成電路封裝的成本控制要以優(yōu)選塑封料為重要突破口，通過試驗選擇符合封裝質(zhì)量要求的低成本塑封料，以降低集成電路封裝的總成本。在集成電路封裝過程中，要加強(qiáng)引線框架、焊線、塑封關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，增強(qiáng)引線框架的粘結(jié)強(qiáng)度和焊線強(qiáng)度，降低線弧高度，保證封裝的致密性，進(jìn)而提高集成電路封裝產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

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