集成电路封装设计的可靠性提高方法研究

　　1 前言

　　随着集成电路的发展，小型化与多功能成了大家共同追求的目标，这不仅加速了IC设计的发展，也促进了IC封装设计的发展。IC封装设计也可以在一定程度上提高产品的集成度，同时也对产品的可靠性起着很重要的影响作用。本文总结和研究了一些封装工艺中提高可靠性的方法。

　　2 引线框架

　　引线框架的主要功能是芯片的载体，用于将芯片的I/O引出。在引线框架的设计过程中，需要考虑几个因素。

　　2.1 与塑封料的粘结性

　　引线框架与塑封料之间的粘结强度高，产品的气密性更佳，可靠性更高；与塑封料的粘结性不好，会导致分层及其他形式的失效。影响粘结强度的因素除了塑封料的性能之外，引线框架的设计也可以起到增强粘结强度的作用，如在引脚和基岛边缘或背面设计图案，如图1所示。

 

图1　各种增强型框架

　　2.2 芯片与引脚之间的连接

　　引线框架的最重要的功能是芯片与外界之间的载体，因此，引线框架应设计得利于芯片与引脚之间的连接，要考虑线弧的长度以及弧度。

　　2.3 考虑塑封料在型腔内的流动

　　对于多芯片类的复杂设计，还应考虑塑封时塑封料在芯片与芯片或芯片与模具之间的流动性。

　　3 焊线

　　3.1 增强焊线强度

　　焊线强度除了焊点处的结合强度外，线弧的形状也会对焊线强度有一定的影响。

　　增强焊线强度的方法之一是在焊线第二点种球，有BSOB和BBOS两种方式。如图2所示。

 

图2　BSOB和BBOS的示意图

BSOB的方法是先在焊线的第二点种球，然后再将第二点压在焊球上；BBOS的方法是在焊线的第二点上再压一个焊球。两种方法均能增强焊线强度，经试验，BBOS略强于BSOB。BBOS还应用于die todie（芯片与芯片）之间的焊接，如图3所示。

　　

图3　BBOS用于叠晶及芯片与芯片之间焊接的情况

　　3.2 降低线弧高度

　　现在的封装都向更薄更小发展，对芯片厚度、胶水厚度和线弧高度都有严格控制。一般弧度的线弧，弧高（芯片表面至线弧最高点的距离）一般不低于100μm，要形成更低的线弧，有以下两种方法。RB（Reverse BONding反向焊接）和FFB（FoldedForward Bonding折叠焊接 ），如图4和图5所示。

 

图4　反向焊接（RB）

 

图5　折叠正向焊接（FFB）

　　反向焊接虽然可以形成低的线弧，但是种球形成了大的焊球，使得焊线间距受到限制。折叠正向焊接方法是继反向焊接之后开发的用于低线弧的焊接方法，如图5所示。

　　低线弧不仅能够满足塑封体厚度更薄的要求，还能减少塑封时的冲丝以及线弧的摆动（wiresweep），对增加封装可靠性有一定的帮助。