集成电路封装技术与低成本质量控制
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摘要：文章分析了集成电路封装的成本，提出了通过选择低成本塑封料以实现集成电路封装成本控制的方法，并阐述了集成电路封装的质量控制措施，期望对提高集成电路封装经济效益和技术效果，实现集成电路封装小型化有所帮助。
[关键词]集成电路封装低成本质量控制
1集成电路封装的低成本控制
1.1集成电路封装的成本分析
在集成电路封装中，材料和工艺是成本控制的重点，材料主要包括引线框架、塑封料、焊丝、粘片胶、电镀材料等。其中，引线框架、塑封料为主材，占材料成本的三分之二左右，引线框架成本的高低取决于金属材质，而塑封料的成本取决于不同品牌。引线框架成本几乎没有成本控制空间，塑封料却有着较大的成本控制空间。所以，在集成电路封装成本控制中要将塑封料成本控制作为重点。为在保证集成电路封装质量的前提下有效降低成本，应研究不同品牌的具体价格，结合各个品牌塑封料的性能，选用低成本、高质量的塑封料。
1.2塑封料的成本分析
集成电路封装中的塑封料供应商主要分为日东电工、松下电工、日立化成、住友电木等国外供应商，以及汉高华威、浙江恒耀、佛山亿通、北京中新泰合等国内供应商。不同供应商的塑封材料性质与应用领域存在着一定差异，性质体现在热性能、阻燃性、物理性能、电性能、化学性能、导热性能等方面，应用领域为方型扁平式封装（QFP）、焊球阵列封装（BGA）、芯片级封装（CSP）系统级封装（SIP）等。国内部分外资生产商生产塑封材料具备较高的产品档次，占据着国内中高端市场。
1.3低成本塑封料的选择
在选择塑封材料的供应商时，要根据客户的使用需求确定塑封料的性能和技术特性，确保产品能够通过MSL3，即要求塑封料具备以下性能：塑封料在一定温度、频率的范围内具备良好的介电性能;塑封料具备良好的耐湿性、耐热性、耐辐射性、耐大气性和散热性;塑封料固化中的收缩率小，体积变化小，不对半导体器件表面造成污染塑封料具有与金属、非金属材料基本相匹配的热膨胀系数，可与材料保持良好的粘接性。
在选择质优价廉的塑封料时，可通过对多个品牌的封装试验进行比选，试验条件为取料20kg，胶化25s，流动105cm，合模压力和注塑压力分别为184kg/cm2、33kg/cm'，上模温度与下模温度分别为172°C、175°C，共试封120模次，分别抽取70、120模进行分层测试，并抽样一条做MSL3分层测试。将通过试验合格的塑封料进行价格对比，选择价格最低的塑封料，实现对集成电路封装材料成本的有效控制。
2集成电路封装技术的质量控制
集成电路封装要达到良好散热性、电气性、机械性和化学稳定性的质量要求，具体的质量控制技术措施如下：
2.1引線框架质量控制
引线框架是芯片的载体，在控制引线框架质量时，应考虑以下方面：以选择粘接性良好的塑封料为前提，在引线框架的引脚或背面设计三角形凹槽、圆形凹槽、方形凸台、方形凹凸组合等图案，增强引线框架的粘结强度;合理确定引线框架线弧的长度和弧度，以利于芯片与引脚粘结。
2.2焊线的质量控制
2.2.1增强焊线强度
在焊线的第二点种球，以增强焊线强度，主要包括两种方式，一种是BSOB方式，在焊线的第二点种球，并在焊球上压入第二点。另一种是BBOS方式，在第二点再压一个焊球。从实际增强效果来看，BBOS方式的效果优于BSOB方式，可用于芯片与芯片的焊接。
2.2.2降低线弧高度
为满足集成电路封装小型化、微型化的要求，应控制线弧高度，将芯片表面与线弧制高点的距离控制在100um内，采用叠层正向焊接工艺可达到这一要求。通过降低弧线高度，可缩减塑封体厚度，减少线弧摆动问题，增强封装可靠性。
2.2.3等离子清洗
使用等离子清洗工艺清除芯片、引线框架表面的杂质，激活表面，促使氩气、氧气和氢气在表面流动。在清洗表面上的有机残留时可使用氩气、氧气，在清洗氧化物时可使用氢气。在使用等离子清洗之前，要优选等离子清洗剂的类型，采用DOE实验选定机型。若选用射频型等离子清洗机，应沿着气体的流向排布料盒，确保料盒内的各个位置都均匀流通气体;在等离子清洗机清洗之后，要对清洗效果进行滴水试验，保证水滴侵湿角在20°-40°之间为最佳。
2.3塑封质量控制
2.3.1设计塑封模具
在框架与塑封料之间要使用大面积的基岛，以保证两者之间具备较强的结合力，同时还要加强塑封体边缘的结合力;根据内部芯片位置、框架、走线、塑封料性能等，合理设计塑封模具。
2.3.2温度控制
塑封模具的温度要高于塑封料玻璃化的温度，控制在160°C-180°C，确保塑封料处于熔融状态，以保证塑封料达到理想流动性，提高注模质量。若温度小于160°C，则会降低模塑料的流动性，影响模具填充质量，导致塑封层机械强度难以达到标准要求;若温度大于180C，则会加快塑封料的固化速度，降低框架与塑封层之间的粘结力。
2.3.3压力控制
根据塑封模具的温度和塑封料的流动性，控制好塑封机的压力，压力过小会导致塑封不满，压力过大会导致集成电路中部分引线变形。
2.3.4塑封料质量控制
塑封料的性能对塑封质量会产生直接影响，所以要将其存放在25°C左右的干燥室内，不得存放在温度过低处，以免塑封料受潮变质。在塑封料使用中，要清洗干净塑封模具，有效控制作业环境的温湿度，避免影响塑封的质量。
3结论
总而言之，集成电路封装的成本控制要以优选塑封料为重要突破口，通过试验选择符合封装质量要求的低成本塑封料，以降低集成电路封装的总成本。在集成电路封装过程中，要加强引线框架、焊线、塑封关键环节的质量控制，增强引线框架的粘结强度和焊线强度，降低线弧高度，保证封装的致密性，进而提高集成电路封装产品的整体质量。
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