第二章小结在线视频

那么我们讲完了这两章以后

我们最后做一个总结

把我们前边讲的这些内容

用几张彩图

用几张彩图我们看

就是把它小结一下

那么这张彩图指的是什么

就是说我们那个压延铜箔

压延铜箔 这个教材上都有

教材上都有 你们看彩图

那么这是压延铜箔

你们看这压延铜箔的生产过程

注意 压延铜箔生产过程

首先是热轧 热压延变形量很大

它不用热处理

因为什么叫做热加工

热加工就是在再结晶温度以上的

温度进行加工

加工完了以后

它自己就回复再结晶了

所以不能再

不需要退火

热轧变形量很大

热轧完了以后表面很粗糙

表面粗糙怎么样

就给表面上给它削掉一块

削平了

削平了以后

再是 再粗 冷轧去

冷轧完了要退火 注意

在冷轧的过程当中

必须加工一次退火一次

那么开始热轧的时候

轧辊很粗

那么到冷轧的时候

就得用多轧辊的了

为什么多轧辊

因为接触

要求轧辊很细

钢筋跨度比较大了以后

它刚性不够 加工出来的

铜箔 本身它就是不均匀了

完了以后又要退火

退火完了以后中轧制

也是冷轧 冷轧完了再退火

退火完了以后终轧

多辊轧机 十辊二十辊轧机

保证它的一定的形

完了清洗 清洗完了裁切

裁切退火完了以后就可以了

有的还要做表面处理

这是压延铜箔

压延铜箔主要是用在什么地方

用在那些挠性要求比较高的

需要弯曲数目很多的

很薄的 注意压延铜箔

电解铜箔有个特点

就是说压延铜箔

越薄的铜箔它越贵

电解铜箔是越厚的铜箔越贵

它为什么说

越薄的铜箔的压延的次数多

当然压延铜箔

最薄的到多少 到3个微米

六个微米 九个微米

十二个微米 十八个微米

但一般是挠性印制电路板上

高水平的印制电路板上

电解铜箔 70微米35微米

到18微米再往下就比较那个了

压延铜箔表面比较光洁

它的机械性能比较好

但是比较薄的铜箔

它一般是什么

一般是价钱比较贵

这是关于铜箔

铜箔它是印制电路板当中

一个很重要的材料

印制电路板它就是三部分材料

一种是玻纤布 低碱的玻纤布

第二类 环氧树脂之类的

环氧树脂这是一大类就是树脂

我前面讲过五种热固性的树脂

四种热塑性的树脂

当然根据不同的使用要求

什么使用要求

介电常数 工作温度

这些选择的

再有就是铜箔

那么这一张图

请同学们看一看

这是整个的从芯片

一直到封装最后把它装在母板上

这么一个过程

我做了一个剖面

这个剖面画的很清楚

注意 这是个

这是个什么

这是个逻辑 逻辑器件

逻辑器件就有源 栅 漏

源 栅 漏 注意

源 栅 漏那个硅是在这

硅芯片在这晶圆是在这

在这上边首先

晶圆是在这个地方

在上边做源 栅 漏

这是栅极 这是源极 这是漏极

栅极 源极 漏极

那么这是金属线引出来

引出来要通过钨塞

那么下边这是金属化

金属化层 多层布线

在芯片上要进行多层布线

注意在芯片上要多层布线

黄色就是导体

每一层是一层

都是一层一层一层

这是几层 一层两层三层四层

五层六层七层八层九层

第十层

因为芯片逻辑线路里边

晶体管它的特征线宽

它越来越窄

注意越来越窄

它越来越窄 那么布线

必须把布线 源栅漏

起码这三根线引出来

这条线不能交叉我讲过

必须得通过多层布线

把它引出来

注意那个源栅漏

从这个图上的沟道在哪

注意沟道在这

栅极在这 沟道在这

这是沟道 这是特征线宽

就这个地方

这个也是特征线宽

在这个地方

那么这两边

我刚才讲了这是深注入

这是浅注入 这是重掺杂

轻掺杂 深注入浅注入

等等这些

这是那个沟道 注意沟道层

半导体层

那么这边是源

这边是漏 这边是源 这边是漏

注意 那我把引线引出来

每一个三极管

必须得三条线引出来以后

通过布线过来

通过布线过来以后

注意这个层是刻蚀阻挡层

这是刻蚀阻挡层

这就是我这个就不刻蚀了

这是图形

那个导体图形就是这个

我们过去是用铝布线

现在用铜布线

因此我画了一个黄的 铜

过去是铝布线

现在是铜布线

一层一层的

这是绝缘层 绝缘层绝缘层

绝缘层绝缘层 这是导体层

导体层把它引出来

引出来要通过焊盘

注意通过焊盘

焊盘要做成凸点

凸点焊盘又是电极又是电极

注意 比方说过去是铝电极

焊盘有三层

凸点下金属

跟它接触的是钛等等

中间一层是镍

表面是焊料的凸点

或者是金凸点

要把它连接在

同焊料连接在

封装基板上

这是封装基板上的

铜的电路图形

就装到封装基板上了

装到封装基板

这就是那个封装体了

那个电子元器件

芯片是这个

那么通过凸点下金属

跟那个电极

通过 焊球

连接到印制电路板上的

铜箔图形上

再什么

把封装体

这是个封装器件

再给它连接在母板上

印制电路板上

再给它连接到印制电路板

也是通过焊球

这个焊球

因为是印制电路板上

这是铜的 这是铜的

这也是铜的这也是铜的

就不要做凸点了

通过焊球

就连在母板上了

在母板上同时

还连接了其他的封装体

其他的有元器件

电阻电感电容

三极管二极管连了以后

作为一个整体把它插在整机上

这就完成了整个的电子封装了

注意 看一下这个图

我们第一章就讲的

这一块东西

第一章整个的讲到这一块东西

铜布线代替铝布线

单大马士革 双大马士革

干法刻蚀代替湿法刻蚀

铜布线代替铝布线

双大马士革 单大马士革

实现多层化 每层都是平的

然后这就是本身这就是

芯片的部分

集成电路那部分我讲的

那封装那一部分

讲了基板讲了封装

封装完了以后还把它

灌到环氧树脂里头去

就完成一个元器件

最后广义的封装要把它

连在母板上

母板上再插上整机上

最后就完成了电子元器件了

每部分的内容每部分的关系

一定要弄清楚了

哪个属于芯片的

哪个属于封装的

哪个属于整机的

这里边的哪个叫特征线宽

哪个叫布线宽度

印制电路板上的

电路图形它的宽度

是多少等等这些都要弄清楚

那么起码得弄清楚了

哪个是绝缘体哪个是导体

我们讲还讲了

我们讲低K老讲低K

低K低K 低K是什么意思

低K就是绝缘材料

就是这里边的绝缘材料

跟里边的印制电路板的

绝缘材料

包括母板的绝缘材料

都是低K的

必须都是低K的

低介电常数的

为什么要低介电常数

介电常数如果是不低

这两条布线之间

这两条布线任何两条

平行的布线之间

它的信号就会crosstalk

信号就会延迟

信号就会失真

发生crosstalk

频率越高的时候

现象更严重

你们看看 这种现在的封装

跟早期的封装比较起来

它的布线是非常非常短的

为什么非常短

因为从布线

在里边走在里边走

没有那种了

就是把芯片里边一个电极

通过一个金丝Wire Bonding

光过来 一个大弧过来

它没有

这样布线就非常短了

对什么

整个的封装高度可以降下来

封装密度可以提高

引脚数可以变少

对高频信号

那特别有用

而且辐射还少了

电磁屏蔽还容易了

特别是高频信号

辐射就了不得

现在老讲MCI

EMI EMC

EMI就是电磁干扰

EMC就是电磁兼容

电磁兼容是什么意思

我发的信号

我不干扰到辐射

外边的信号不干扰我

这都是电子封装里边

要解决的一些问题

你们再看看

我再从这个角度上看看

封装跟芯片

到底什么关系

这是个芯片

芯片都做凸点了

可以是单芯片的封装

可以是多芯片的二维的封装

这个是多芯片的三维的封装

这个是单芯片的封装

这个是多芯片的二维封装

这个是多芯片的三维封装

把多芯片互相连接起来

那当然可以实现高密度了

总的引线数是低了

可以实现系统功能了

然后再把这些连起来

再通过母板布线

再连到下边来

那么应该讲

这边就是系统封装了

这个多芯片封装

这是单芯片封装

这个就是我们好像

前面给过这张图

就是先进封装技术当中

所采用的新工艺和新材料

这里面讲的很清楚

我不详细讲

同学们有讲义可以看

那么我要讲的是什么

就是关键他们之间的

相互关系

注意 这个是正装芯片的

那么这是多个芯片连接起来的

注意 它为了把这个图

做的典型

上面芯片是什么正装片的

电极面朝上

通过Wire Bonding

连到这边来

底下芯片是倒装芯片

它电极面朝下的

装在封装基板上

封装基板

再给它连在

或者是不装在封装基板上

一个一个芯片

芯片上边摞着芯片

把它装在封装基板上

封装基板是积层式的封装基板

为什么积层式的封装基板

中间有芯板

看看 中间有芯板

这是几层的芯板

一层两层三层四层

四加四再加四

上边是四层 中间是四层

底下也是四层

注意 四加四再加四

这是一个积层式印制电路板

中间这是个芯板

这边是积层层

完了以后

当然芯片下来得有凸点了

要做凸点

这个是个焊球

焊球再给它焊到母板上去

这不就组成了

所以从图上讲

这是一个叠层

这是芯片叠层

芯片叠层的封装

这就是个封装了

封装在印刷电路上去

要变成封装

就是一个器件了

器件是什么

就是多芯片的有源器件

这个有源器件跟其他的无源器件

表贴式的位置是相同的

也是贴在表面上去

这里面

有很多很多具体的问题

是什么去钻钨什么这些

这里边有很多很多问题

同学们可以看书

我因为学时的关系

我不在这个地方展开

那么我这一张图就是讲一讲

关于无铅焊料

无铅焊料在使用的过程当中

会出现哪些问题

它是起什么作用

那么它是什么

起码无铅焊料芯片

把芯片连接上把封装连接上

连接在母板上

这是用无铅焊料

这也是用无铅焊料连接起来的

它还可以做调整

由于它在回流焊的过程当中

它锡球软了

锡球软了以后

它就可以自由运动一下

自由运动

就把应力可以调整一下位置

可以对中自动的对正

这都是焊球

那么焊球

它实现锡银铜焊料

它是三元合金的

过去是铅锡焊料

它是共晶合金二元合金

现在它是三元合金

三元合金对我们

搞材料的人来讲

很清楚

一个是析出强化

晶界强化 表面强化

还有固溶强化

固溶强化 析出强化 晶界强化

这不是固溶嘛

固溶强化 这不是析出强化嘛

这不是晶界强化嘛

这不是界面强化嘛

这几个都起作用的

在焊锡当中这几个都起作用

那么对于我们铅锡焊料来讲

有一个非常要害的问题

就是关于晶须

你们看图上这是个晶须

晶须对我们微电子封装行业

也是个非常要命的问题

为什么叫非常要命的问题

因为晶须

它为什么出来晶须

因为我们知道锡银铜焊料

它里边锡是很多的96%左右的锡

3%点几的银0.5%-0.7%的铜

它纯锡是很多的

那么为什么不用纯锡做焊料

可以考虑这个问题

为什么不用纯锡做焊料

你们想想

为什么不用纯锡做焊料

有几条

首先用纯锡的焊料

它的熔点就高了

我们知道共晶相图

共晶相图共晶点

那个地方温度是最低的

两头原来铅锡焊料

无论是锡还是铅锡300多度

第一是熔点高了

第二你们看看

如果用纯锡

这些强化作用都没有了

固溶强化没了析出强化没了

晶界强化没了界面强化没了

它也软

第三条它很容易发生出现晶须

一出现晶须注意晶须

实际上是单向生长的一个单晶体

一个晶须就是在某一个方向很长

直径方向很短

长度多少几十微米

甚至上厘米上毫米这种

它的直径很短

是以微米量级的它长出来

这时候晶须

就像春天发芽的种子一样

它往外钻

注意往外钻肉眼是看不到的

用一般的放大镜也看不到

那么它就在表面上长出来了

注意长出来它是个金属

它是个导电性非常好的

它把电子元器件给

在看不见的情况下

它都给短路了 你说要命不要命

所以对于电子元器件来讲

由焊料长的晶须

可能引起搭接短路

不仅造成元器件失效

还可能损害设备

造成重大的事故

所谓晶须是个什么

所谓晶须是由晶体

向外长出的一维单晶体

其直径在纳米量级

而长度达数厘米

由于焊料长出的晶须

难以被肉眼发现

如果这种隐患连同产品

被用户接收是十分危险的

可以说焊料晶须

是微电子封装高密度化

高精细化的大敌

那么晶须是怎么产生的

晶须产生的原因就是在焊接过程

和服役过程中产生的

热应力热疲劳

同素异构转变

或相变产物引起的体积膨胀

腐蚀产物引起的体积增加

都是晶须发生的诱因

以下仅针对高温高湿下

因腐蚀原因还产生晶须的情况

做简要介绍

它产生晶须

因为我们知道

无铅焊料从应用上好几种

一种是回流焊的

一种是波峰焊的

一种是手工焊的

它这种焊料一般来讲

锡都是很多的90%几的锡

弄不好就会产生晶须

晶须出来以后就是非常问题很大

比方说这是以腐蚀的原因

以腐蚀的原因产生晶须

产生晶须怎么意思

这里边本来是铅锡焊料

它里边由于外界有氧有溴有氯

它就会产生氧化物溴化物氯化物

这种因为它本身是锡

再加上氧化物溴化物氯化物

它体积就膨胀

它这一膨胀就受压应力了

一压应力晶须就长出来了

这里边平白无故的

长出晶须出来了

纳米量级的尺寸

长度是一厘米几厘米

这东西可了不得

一旦出来以后它就短路了

一短路问题是你看不见

肉眼看不见

给人用户提供还好好的

说没问题

人家一装上发现不行短路了

所以要想办法克服它

这是关于晶须的问题

下边我们再讲讲

用图片的方式

讲讲元器件

在一个印制电路板当中

嵌入有源器件

和无源器件的例子

有源器件无源器件的例子

你们看看我们提供的东西

就是印制电路板

印制电路板有表面的东西

我们讲了表面的东西

那是那些大的

不容易镶在里边的

那么这是镶入的元器件

这个是表面表贴的元件

嵌入的这些元件

这是嵌入的

这也是嵌入的

那么首先你看

它是个无芯板的

每层都有过孔的

高密度的积层式板

采取这种B平方工艺

就可以把什么

把这些元件嵌入到里边去

当然有些不能嵌入的

只能表贴在外边去了

所以我们看到只能看到表面上

有一些个大的元器件

内部都是一些小的元器件

你们看这些都是

通过凸块连接的

有的是拿来的买来的

这里边现场做的

买来的也可以现场做的也可以

有的是现场做的有的是买来的

这都是嵌入的印制电路板

下边我们

这两个照片那教材上都有

因为我这个图上可能是文字不太全

这是讲的什么

就是说挠性印制电路板

两层法挠性印制电路板

注意回忆一下

一层是聚酰胺一层是铜箔

铜箔比较薄

一般都是压延铜箔

用PI膜就是聚酰胺用铜箔

用在哪儿 用在汽车上

我们看汽车上好多地方

什么传感器

什么信息接受器什么开关

什么功率器件什么照明

什么这些东西在汽车上

大量的用到什么

挠性印制电路板

因为它比较方便重量比较轻

这一个讲的是机器人

东芝我是讲它的广告上

我上节课讲了

一台仪器人装在口袋里

那就说它这两个意思

一人一台机器人就是要普及了

第二装在口袋里

它就做的很小了

很灵活了很方便了

这种机器人

它里边用到的大量的印制电路板

眼睛眼球要来回转

手要来回转关节要灵活

那必须得用印制电路板

要用挠性的

要不用挠性的

刚性的东西它没法关节没法动

手指甲地方触摸的

眼睛 头也要转关节也要转

所有要转的必须都得用

挠性的印制电路板

所以挠性印制电路板

用量会越来越多越来越多

因为它是刚性的印制电路板

所不能代替的

我们这一章就讲到地方

谢谢大家