传统集成电路封装技术(清华微电子所)

### 传统集成电路封装技术概述 集成电路（IC）封装技术是半导体产业中的关键技术之一，它将裸片（管芯）封装成具有外部连接的模块，从而保护芯片免受物理损伤和环境影响，同时确保其电气性能的稳定。清华大学微电子学研究所的蔡坚教授在这一领域进行了深入的研究和教学，下面我们将基于蔡教授提供的资料，详细探讨传统集成电路封装技术的关键知识点。 ### 封装技术分类 #### 金属封装 金属封装因其优异的物理和化学稳定性，在高性能和高可靠性的应用中占据一席之地。其基本工艺包括金属外壳成型、管帽封接、引线键合、装片（粘片）、芯片准备、外壳电镀、测试与老化等步骤。金属封装能够提供良好的电磁屏蔽和散热性能，适合于军用和航天等对环境适应性和寿命要求极高的场合。 #### 陶瓷封装 陶瓷封装利用陶瓷材料的高强度、低介电常数和良好的热稳定性，适用于高频和高速信号传输的集成电路。陶瓷封装的工艺与金属封装类似，但采用了陶瓷外壳成型和盖板封接，更适合于微波和射频器件的封装。 #### 塑料封装 塑料封装是最常见的IC封装形式，占所有封装类型的92%以上。其优势在于成本低廉、重量轻、易于大规模生产。塑料封装包括递模成型、滴涂法、填充法、浸渍涂敷法和浇注法等多种方式。其中，递模成型是最常用的技术，通过将芯片置于模具中，注入液态塑料并固化形成封装体。 ### 芯片粘结技术 芯片粘结是将管芯固定到底座上的过程，要求材料具备良好的机械强度、化学稳定性、导电性和导热性，同时还要考虑热膨胀系数的匹配以及固化温度和操作性。常见的芯片键合类型包括： - **银浆粘接技术**：通过氧化银的还原反应来粘接芯片，但由于工艺难以精确控制，可能引起污染和可靠性问题。 - **低熔点玻璃粘接技术**：主要用于陶瓷封装，需严格控制烧结温度，确保熔接温度高于外壳盖板的熔封温度。 - **共晶焊技术**：使用低熔点合金如金-硅共晶焊接，具有高机械强度、低热阻、良好的稳定性和可靠性，特别适合高温环境下工作。 - **导电胶粘接技术**：结合了环氧树脂和金属粉末（如银），简化工艺，降低成本，适用于需要良好导电性和导热性的场合。 ### 结论 传统集成电路封装技术是连接裸片与外部世界的桥梁，其发展对于提高集成电路的性能、可靠性和成本效益至关重要。从金属封装的高端应用到塑料封装的大规模普及，再到芯片粘结技术的不断创新，每一步都体现了半导体封装技术的进步和半导体产业的成熟。未来，随着微电子技术的发展，封装技术也将面临新的挑战和机遇，如三维封装、扇出型封装等新型封装技术的出现，将推动集成电路向更小、更快、更智能的方向发展。