IC封装的材料和方法
点击：5705次 发布时间：2015-05-17 数据来源：东莞艾迪科
IC封装材料和封装技术回顾
制造这些各种各样的IC封装时用到的材料十分重要。它们的物理性质、电学性质和化学性质构成了封装的基础，并会最终影响到封装性能的极限。引线框架封装和层压基板封装结构的物理性质有显而易见的差异；然而，相对于这两种封装各不相同的材料性质，人们对于封装性能要求却基本一致。进行一次对于封装组成要素逐点详述的回顾会有助于展现封装中选择的多样性和性能需求的复杂性。
按照合乎逻辑的次序，理应从引线框架材料开始讲起，这是因为使用引线框架的产品仍然在IC封装中占据主导地位。引线框架主要用于引线键合互连的芯片。能够焊接引线的表面处理层，如银或金，被镀在一个被称为“内部引线键合区”的区域上。这道工艺采用了局部镀膜方法。由于贵金属很难同塑封料结合，所以这道工艺成本较高。
用于IC封装中的引线框架的金属材料一般根据封装的要求在几种材料中选取一种。对于陶瓷封装，一般选择合金42或Iconel合金作为引线框架材料，因为这些合金与陶瓷材料基板的热膨胀系数（CTE）相匹配。因为陶瓷材料的脆性的缘故，CTE匹配对于陶瓷材料很重要。但是，在表面贴装元件的最后的装配中，根据尺寸的不同，低CTE材料会对可靠性产生负面影响。这是因为这些低CTE材料与大多数的标准的PCB基板的CTE产生失配。虽然高模量、低CTE的金属材料作为引线框架材料时，能够在陶瓷封装和塑料DIP封装中表现良好，但是在表面贴装塑料封装时，铜是一种更好的引线框架材料。因为铜更加柔软，能够更好地保护焊点。铜还具有电导率更高的优点。
由于产业界要面对日益迫近的欧洲新标准的挑战，因此对于下一级组装来说引脚表面处理技术显得日益重要。这一问题在过去几年之中已经成为了无数论文的主题。其重点是寻找一种长久以来一直使用着的且其性质已为人所熟悉的铅锡焊料的替代物。由于未来的供应商面临着激烈的市场竞争，所以并不会存在一个单一的解决方案。在未来的几年中，人们很有可能对到底采用何种材料作为引线表面处理材料会更加困惑。
芯片粘接材料的作用是将芯片固定在衬底之上。看上去是很简单的事情，但是对此的要求视应用领域的不同而各不相同。在大多数情况下，芯片粘接用于芯片面朝上的引线键合封装。这种材料要能够导热，在有些时候还要能够导电。为了避免在芯片上产生热积存，芯片粘接工艺应该保证在粘接材料中没有空洞。随着芯片功耗的不断提高，这一点会变得越加重要。
芯片粘接材料是液态材料或薄膜材料。它们被设计成不会脱气，因为任何脱气产物重新沉积在焊盘上都会降低引线键合的质量。芯片粘接材料的还起着应力缓冲层的作用，用以防止芯片由于与基板的CTE失配而产生断裂。如果选取的芯片粘接材料合适，就能够保证在芯片尺寸封装（CSP）中在芯片下面重新分布的I/O的可靠性。经过改良的芯片粘接材料还用于倒装焊互连中。在这种应用中，IC通常有凸点，而粘附层中分布有导电颗粒。这种类型的芯片粘接材料也被称作各向异性导电胶。
再回到引线键合封装。在引线键合技术中，主要有三种焊接技术：热压焊、热超声球焊和室温超声楔焊。但只有后两种焊接技术现在仍然在被广泛采用。在热超声焊中普遍采用金丝。铜丝是另外一种可用的材料，但是需要在富含氮气的环境下进行焊接。铝丝则常用在低成本的楔焊中。
层压基板材料可以替代引线框架用于IC封装。它经常出现在I/O数很多或者对性能要求很高的封装中。从上世纪70年代末开始，基板应用在板上芯片（chip-on-board）中。实际上，当仔细观察板上芯片时，你会清楚地发现它包含有封装的所有基本元素，可以说它根本上是“现场封装”。层压
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