芯片工程系列（2）传统封装（引线键合与裸片贴装）

本文主要是介绍芯片工程系列（2）传统封装（引线键合与裸片贴装），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

英文缩写

Die：即为wafer上切割出来的芯片
Wire Bonding：引线键合
Dicing：晶圆切割
Bias voltage：偏压
lead frame：引线框架
First Bond：一次键合
Second Bond：二次键合
PCB：印制电路板，一般为引线键合的载体
Face Up：面朝上
Wire：金属引线
Pad：焊盘
聚合物-聚酰亚胺（Polymer，Polyimide）
焊料或含有金属的糊剂（Power Tr）
含银糊状或液体型环氧树脂（Epoxy）
回流（Reflow）
固化（Curing）
翘曲（Warpage）
晶片黏结薄膜（Die Attach Film，DAF）
多晶片封装（MCP）
热压法（Thermo-Compression Method）（中高焊合强度）
超声波法（Ultrasonic Method）（弱焊合强度）
热超声波法（Thermosonic Method）（高焊合强度）

裸片封装

结束前工序的每一个晶圆上，都连接着500~1200个芯片（也可称作Die）。为了将这些芯片用于所需之处，需要将晶圆切割（Dicing）成单独的芯片后，再与外部进行连接、通电。为使半导体芯片在各个领域正常运作，必须从外部提供偏压（Bias Voltage）和输入。偏压是指在电子元件或电路中施加的直流电压，用于确保元件或电路的正常工作。因此，需要使用金属引线将芯片焊盘和载体焊盘连接起来。

引线键合（Wire Bonding）的定义

引线键合（Wire Bonding）：把金属引线连接（电信号的传输路径）到焊盘上的一种方法。

引线键合的原理

从结构上看，金属引线在芯片焊盘（一次键合）和载体焊盘（二次键合）之间充当着桥梁的作用。

早期，引线框架（lead frame）被用作载体基板，但随着技术的日新月异，现在则越来越多地使用PCB作基板。

连接两个独立焊盘的引线键合，其引线的材质、键合条件、键合位置（除连接芯片和基板外，还连接两个芯片，或两个基板）等都有很大的不同。

引线键合的方法

将金属引线连接到焊盘的方法主要有三种：

热压法（Thermo-Compression Method）（中高焊合强度）
超声波法（Ultrasonic Method）（弱焊合强度）
热超声波法（Thermosonic Method）（高焊合强度）

在执行芯片键合时，可使用金或银（或镍）制成合金，特别是对于大型密封封装。也可通过使用焊料或含有金属的糊剂（Power Tr）进行连接，或使用聚合物-聚酰亚胺（Polymer，Polyimide）进行芯片键合。在高分子材料中，含银糊状或液体型环氧树脂（Epoxy）相对易于使用且使用频率较高。

使用环氧树脂进行芯片键合时，可将极少量环氧树脂精确地点在基板上。将芯片放置在基板上之后，通过回流（Reflow）或固化（Curing），在150°C至250°C的温度条件下使环氧树脂硬化，以将芯片和基板粘合在一起。此时，若所使用环氧树脂的厚度不恒定，则会因膨胀系数差异而导致翘曲（Warpage），从而引起弯曲或变形。因此，尽管使用少量环氧树脂较为有利，但只要使用环氧树脂就会发生不同形式的翘曲。

正因为如此，一种使用晶片黏结薄膜（Die Attach Film，DAF）的先进键合方法成为近年来的首选方法。尽管DAF具有价格昂贵且难以处理的缺点，但却易于掌握使用量，简化了工艺，因此使用率正在逐渐增加。