半导体封装
ccwgpt 2024-11-20 13:09 50 浏览 0 评论
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。
01
引线框架简介（作用，构成，材料选择，及工艺概述）
引线框架是半导体封装的基础材料，是集成电路的芯片载体，借助于键合材料（金丝、铝丝、铜丝）实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，起到和外部导线连接的桥梁作用，主要功能是起到电路连接、散热、机械支撑等作用。
框架构成：主要由两部分组成，芯片焊盘和引脚。芯片焊盘在封装过程中为芯片提供机械支撑，引脚是连接芯片到封装外的电学通路，每一个引脚末端都与芯片上的一个焊盘通过引线连接，为内引脚，另一端提供与基板或PC板的机械和电学连接，为管脚。
在选择引线框架时要考虑如下因素：制造难易、框架性能要求、合适的加工方法、以及成本。
考虑因素具体说明：
框架性能要求：
选材：框架与塑封材料的粘合性，物理键合是不够的，要考虑化学键合。
粘结性、热膨胀系数、强度以及电导率框架的几何形状和成分也应考虑，会影响到封装模块的可加工性、质量及性能。
框架材料能否满足加工、封装装配、PCB板装配及器件的性能要求。
合适的加工方法：
引线框架的加工方法一般为机械冲压法和化学蚀刻法。
机械冲压法
一般使用跳步工具，靠机械力作用进行冲切，这种方法所使用的模具比较昂贵，但框架生产成本低。
缺点：机械冲压加工的精度无法满足高密度的封装要求。
化学蚀刻法
主要采用光刻及金属溶解的化学试剂从金属条带上蚀刻出图形。大体可分为以下步骤：
冲压定位孔→双面涂光刻胶→ UV通过掩模版曝光、显影、固化→通过化学试剂腐蚀暴露金属（通常使用FeCl3等试剂）→去除光刻胶
蚀刻法特点：设备成本低、框架成本较高、生产周期短。
镀层材料的选择
框架材料在完成成型加工后，要进行框架表面处理，目的是使框架防止锈蚀，增加粘结性和可焊性。镀层材料要比框架基体具有更好的抗腐蚀性，要致密，无空洞，有强度保证不在后期工序中开裂，防止氧化。
一般的镀层工艺不会在整个框架上涂镀层，在框架芯片焊盘和内引脚上镀银，增加粘结性和可焊性。
- 为解决铜合金的氧化问题，可在表面镀一层高分子材料，特种高分子材料在一定温度下会发生分解挥发，保证了框架的抗腐蚀性又不会影响到材料的可靠性以及与其他材料的粘结性。
- 较大尺寸封装，可以用聚合物带状材料增强框架的机械强度，起到降低塑封材料流动时引线挂断或者芯片移位等问题，用于增加框架的机械强度。
- 聚合物带状材料的技术壁垒在于：必须经受住高温工艺，包括成型操作、后固化及接下来的温度循环和器件可靠性测试，一般用的比较多的是聚酰亚胺膜（提示：此处为技术壁垒及一般可用材料）。
框架材料通常由合金材料制成，封装技术决定了封装材料的使用，基本是一代封装、一代材料的发展规律，不同的半导体封装方式需要采用不同的引线框架。
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