IC 封裝製程與 CAE 應用, 3/e

<內容簡介>

本書除了對IC封裝類型、材料、製程、新世代技術有深入淺出的介紹外，針對電腦輔助工程(Computer-Aided Engineering，CAE) 的應用有更詳細的描述；從IC封裝製程(晶圓切割、封膠、聯線技術..)、IC元件的介紹(PLCC、QFP、BGA..)、MCM等封裝技術到CAE工程分析應用在IC封裝，能使讀者在IC封裝製程的領域有更多的收獲！本書適合大學、科大電子、電機系"半導體製程"課程或相關業界人士及有興趣之讀者使用。

<章節目錄>

1

前　言

1-1　封裝的目的[1]1-1

1-2　封裝的技術層級區分1-2

1-3　封裝的分類1-4

1-4　IC封裝技術簡介1-4

1-5　IC封裝的發展[4]1-5

2

IC封裝製程

2-1　 晶圓切割(Wafer Saw)2-1

2-2　晶片黏結2-3

2-3　聯線技術2-5

2-3-1　打線接合(Wire Bonding)2-6

2-3-2　卷帶自動接合(Tape Automated Bonding，TAB)[6][7]2-11

2-3-3　覆晶接合(Flip Chip，FC)2-13

2-4　封膠(Molding)2-15

2-5　剪切／成型(Trim/Form)2-17

2-6　印字(Mark)2-18

2-7　檢測(Inspection)2-19

3

IC元件的分類／介紹

3-1　封裝外型標準化的機構[1]3-1

3-2　IC元件標準化的定義3-4

3-2-1　依封裝中組合的IC晶片數目來分類3-4

3-2-2　依封裝的材料來分類3-4

3-2-3　依IC元件與電路板接合方式分類3-6

3-2-4　依引腳分佈型態分類3-7

3-2-5　依封裝形貌與內部結構分類3-9

3-3　IC元件的介紹3-11

3-3-1　DIP3-11

3-3-2　SIP3-13

3-3-3　PGA3-14

3-3-4　SOP3-14

3-3-5　SOJ3-15

3-3-6　PLCC3-15

3-3-7　QFP3-16

3-3-8　BGA3-17

3-3-9　FC3-17

4

封裝材料的介紹

4-1　封膠材料4-1

4-1-1　陶瓷材料4-1

4-1-2　固態封模材料(Epoxy Molding Compound，EMC)[1][2]4-2

4-1-3　液態封止材料(Liquid Encapsulant)[3]4-6

4-1-4　封裝材料市場分析與技術現況[4]4-9

4-2　導線架4-10

4-2-1　導線架的材料[5][6]4-11

4-2-2　導線架的製造程序4-12

4-2-3　導線架的特性與技術現況[7]4-17

4-3　基　板4-18

4-3-1　基板的材料[8]4-19

4-3-2　基板的製造程序[7][8]4-20

4-3-3　基板的特性與技術現況[4][7]4-23

5

新世代的封裝技術

5-1　MCM (Multi-Chip Module)5-1

5-1-1　多晶片模組的定義與分類5-3

5-1-2　多晶片模組的發展現況5-7

5-2　LOC (Lead-on-Chip)5-7

5-2-1　LOC的封裝方式5-8

5-2-2　LOC封裝的製程5-9

5-3　BGA (Ball Grid Array)5-11

5-3-1　BGA的定義、分類與結構5-12

5-3-2　BGA的優異性5-18

5-3-3　技術趨勢和未來發展5-20

5-4　FC (Flip Chip)5-21

5-4-1　凸塊接點製作5-24

5-4-2　覆晶接合5-33

5-4-3　底部填膠製程(Underfill)5-35

5-5　CSP (Chip Scale Package)5-37

5-5-1　CSP的構造5-38

5-5-2　CSP的製作方法5-40

5-5-3　CSP的特性5-42

5-5-4　CSP的發展現況5-44

5-6　COF(Chip on Flex or Chip on Film)5-46

5-6-1　COF的優點5-47

5-6-2　COF的缺點5-49

5-6-3　COF的現況與發展5-49

5-7　COG(Chip on Glass)5-50

5-7-1　驅動IC構裝技術的介紹5-51

5-7-2　COG技術應用的關鍵材料5-52

5-7-3　目前COG的發展課題5-58

5-7-4　未來展望5-61

5-7-5　結論5-63

5-8　三次元封裝 (3 Dimensional Package)5-63

5-8-1　三次元封裝的特色及封裝分類5-64

5-8-2　三次元封裝技術的介紹5-70

5-8-3　三次元封裝技術的應用和發展5-72

6

IC封裝的挑戰／發展

6-1　封裝缺陷的預防6-1

6-1-1　金線偏移問題6-1

6-1-2　翹曲變形問題6-3

6-1-3　其他封裝缺陷6-4

6-2　封裝材料的要求和技術發展6-6

6-2-1　黏晶材料6-7

6-2-2　封膠材料[2][3]6-7

6-2-3　導線架、基板的技術發展[6]6-12

6-3　散熱問題的規劃[7][8][9][10]6-14

6-3-1　IC熱傳基本特性6-15

6-3-2　IC熱阻量測技術與應用6-17

6-3-3　散熱片(Heat Sink)的應用6-24

6-3-4　熱管(Heat Pipe)的應用6-32

6-3-5　印刷電路板(PCB)之散熱技術6-34

6-3-6　新型散熱技術之發展6-43

6-3-7　3組不同封裝型態的高密度元件熱傳改善探討6-45

6-3-8　結　論6-50

7

CAE在IC封裝製程的應用

7-1　CAE簡介7-2

7-2　CAE的理論基礎7-2

7-3　封裝製程的模具設計7-4

7-4　封裝製程的模流分析[7][8][9]7-4

7-5　封裝製程的可靠度分析7-10

7-5-1　熱應力與溫度分佈的探討7-10

7-5-2　金線偏移的預測7-10

7-5-3　翹曲變形的分析[14]7-15

7-5-4　錫球疲勞壽命的計算[15][16]7-21

7-5-5　錫球裂紋成長的分析7-24

7-5-6　覆晶底膠(Underfill)充填分析7-25

7-6　CAE工程分析應用在IC封裝製程的案例介紹7-30

7-6-1　模流分析案例I：SAMPO_BGA 436L [9]7-30

7-6-2　模流分析案例II：SPIL_BGA 492L [9][36]7-37

7-6-3　模流分析案例III：SPIL_QFP 208L [9]7-46

7-6-4　金線偏移分析案例：SPIL_BGA 492L [9][36]7-55

7-6-5　翹曲變形分析案例：SAMPO_BGA 436L [14]7-58

7-6-6　翹曲變形分析案例：FCBGA7-71

7-6-7　疲勞壽命分析案例7-79

7-6-8 無鉛錫球在溫度循環試驗下之可靠度評估7-83

7-6-9　Underfill分析案例I：錫球數量和凸塊配置對充填流動的探討7-95

7-6-10　Underfill分析案例II7-113

7-7　結　論7-130

8

電子封裝辭彙

8-1　專業術語8-1

A

IC導線架之自動化繪圖系統

A-1　軟體簡介附A-1

A-2　佈線區域理論和參數化附A-2

A-2-1　佈線區域理論附A-2

A-2-2　佈線區域參數化附A-3

A-3　自動規劃佈線區域之準則附A-4

A-3-1　主區域的選取與搜尋附A-5

A-3-2　內引腳端點位置的搜尋與計算附A-6

A-3-3　次區域的規劃附A-7

A-3-4　金線之計算與繪製附A-8

A-4　案例研究附A-9

A-4-1　DIP 24 pins附A-10

A-4-2 QFP型附A-17

A-5　研究成果附A-22

A-6　未來展望附A-23

B

金線偏移分析軟體

B-1　軟體簡介附B-1

B-2　CAE分析資料的匯入附B-3

B-3　金線資料的輸入附B-4

B-3-1　金線材料性質的定義附B-4

B-3-2　模穴參考幾何中心的定義附B-5

B-3-3　金線幾何座標的輸入附B-7

B-3-4　Fit Curve的繪製附B-9

B-3-5　實際金線偏移量的輸入和顯示附B-11

B-4　金線偏移量的計算附B-13

B-4-1　CAE網格資料的擷取附B-14

B-4-2　Gapwise Information附B-14

B-4-3　Calculated Information附B-15

B-4-4　金線偏移量的計算結果附B-16

B-4-5　擷取網格位置的顯示附B-16

B-4-6　Circular Arch公式解的計算附B-18

B-5　分析結果的整合與匯出附B-18

B-5-1　ANSYS Log檔的輸出附B-18

B-5-2　金線偏移趨勢的繪出附B-21

B-6　未來展望附B-22