1 引言
随着集成电路的迅猛发展,小型化与多功能已成为业界共同追求的目标,这不仅推动了IC设计领域的飞速进步,也促使IC封装设计技术得到了极大的提升。封装工艺在一定程度上增强了产品的集成度,同时对提高产品可靠性起到了至关重要的作用。本文将详细探讨如何通过优化封装工艺来提高其可靠性。
2 引线框架设计
引线框架作为芯片外部连接的载体,其设计对于整个封装结构有着深远影响。
2.1 与塑封料粘结性能
高效率和高质量之间存在密切关系,良好的粘结性能能确保气密性,从而显著提升产品可靠性。粘结性能不佳可能导致分层、裂纹等问题,影响整体效果。在这一点上,引线框架与塑封料之间接口处需要进行精心处理,以确保最佳粘结效果,如采用特殊图案或微凹槽(如图6所示)以增加表面粗糙度,有助于改善粘合力。
2.2 芯片与引脚间连接优化
引线框架需承担芯片与外界设备之间数据传输和电源供应的职责,因此其连接方式对信号传输质量至关重要。为了实现良好的信号传输,应考虑到弧形长度及弧度,使得芯片与导轨间距离尽可能小,同时保持足够稳定的物理接触,以保证信号完整无损失地通过。
2.3 塑封料流动控制策略
对于复杂多芯片结构,更需考量塑封过程中材料流动情况,以及不同部分相互间距大小,以确保在有限空间内充分利用资源,不产生过剩或不足的情况,从而达到最高效率和最低成本。
3 焊接技术创新
焊接是现代电子设备制造过程中的关键环节,对于焊点强度至关重要,并且对焊线形状有直接影响。
3.1 增强焊点强度方法论
除了焊球本身之外,线弧自身也会显著影响焊点强度。为了增强这一弱点,我们可以采取种球两次或者压入第二个球(BSOB/BBOS),如图7所示。这两种方法都能够有效增大焊后的交叉面积,为坚固牢固提供保障。在实际应用中,一般认为BBOS比BSOB更加有效。此外,该技术同样适用于die-to-die(即两个晶圆相连)的应用场景,如图8所示。
3.2 线弧高度降低策略
当前工业趋势向更薄更小发展,对于所有组件包括胶水厚、晶圆厚以及线弧高度都提出了严格要求。如果我们想要减少这些限制,我们可以采用反向焊接(RB)或折叠正向焚炼(FFB),如图9和10所示。
反向焺接虽然能够形成较低的地平面,但却导致每个元件周围形成巨大的金属团块,这限制了元件间距离。
折叠正向烧烤则是在这种基础上进一步开发的一个新手法,它允许创建具有非常短延迟的一些垂直结构。
由于这两个方法都减少了从一个铜板边缘到另一个铜板边缘水平距离,它们既能满足薄型腔需求,也减少冲丝并减少长条运动,即wiresweep,这将有助于提高包装品质并避免潜在缺陷。