基礎(chǔ)電路制造工藝

集成電路(IC)是在光刻工藝發(fā)明之后出現(xiàn)的一種技術(shù)。由于光刻工藝的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電路的微型化成為了可能。用光刻技術(shù)可以將具有一定功能的電路所需的半導(dǎo)體、電阻、電容等元件及它們之間的連線全部集成在一個(gè)很小的硅晶片上，然后將芯片封裝起來(lái)。
 
集成電路的特點(diǎn)
集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。它不僅在工、民用電子設(shè)備如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等方面得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應(yīng)用。用集成電路來(lái)裝配電子設(shè)備，其裝配密度比晶體管可提高幾十倍至幾千倍，設(shè)備的穩(wěn)定工作時(shí)間也可大大提高。
 
IC制造的流程
IC的制造一般分這么幾個(gè)步驟，首先客戶(hù)提出對(duì)產(chǎn)品功能的需求；然后針對(duì)客戶(hù)的需求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)；再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诰A刻蝕電路，最后封裝測(cè)試。

圖 IC制造流程
 
IC的制造工藝
1 晶圓處理
一塊沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理的晶圓是不能直接用來(lái)制造IC的。因?yàn)樯a(chǎn)出來(lái)的晶圓厚度較厚，而不能放入裝載芯片的引線框架中。所以要對(duì)晶圓進(jìn)行磨片處理。將晶圓的厚度磨到預(yù)定的厚度。磨片處理還能將晶圓背部的氧化層磨去，保證了芯片焊接時(shí)良好的焊接性，與散熱性。大尺寸的晶圓因?yàn)楹穸容^厚，必須磨薄之后才能劃片。
 

圖 磨片設(shè)備
 
晶圓磨片前要對(duì)晶圓的正面貼膜，這么做是為了保護(hù)晶圓正面不被劃傷。然后對(duì)晶圓的背部研磨，磨至預(yù)定的厚度時(shí)，對(duì)晶圓厚度測(cè)試，符合要求后進(jìn)行下一道工序。

圖 晶圓處理流程
 
2晶圓切割
經(jīng)過(guò)處理的晶圓必須切割，才能得到一個(gè)個(gè)獨(dú)立的IC芯片。具體的切割步驟是將晶圓的背面貼上藍(lán)膜，這么做為了防止晶圓在切割時(shí)散開(kāi)。然后將晶圓整體切割成一個(gè)個(gè)小方塊，最后對(duì)晶圓進(jìn)行清洗，洗去切割時(shí)附著在晶圓表面的粉塵。

圖 晶圓切割
 

圖 晶圓的切割流程
 
3芯片粘接
裝片就是把芯片裝配到管殼底座或框架上去。常用的方法有樹(shù)脂粘結(jié)，共晶焊接，鉛錫合金焊接等。要求芯片和框架的連接機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能好，裝配定位準(zhǔn)確，能滿足自動(dòng)鍵合的需要，能承受鍵合或封裝時(shí)可能有的高溫，保證器件在各種條件下使用有良好的可靠性。銀膠的存放溫度為-50℃，使用前要先將銀膠回溫，以排除銀膠內(nèi)部存在的氣泡?；販貢r(shí)要注意將存放銀膠的容器密封。如果容器打開(kāi)或密封性不好，空氣中的水汽會(huì)在銀膠上凝結(jié)，影響銀膠使用。
 

圖 點(diǎn)膠工藝圖
具體的粘接步驟是：點(diǎn)膠機(jī)在引線框架上點(diǎn)好銀膠，抓片頭漿芯片從圓片上抓到校癥臺(tái)上，校正臺(tái)將芯片的角度進(jìn)行校正，裝片頭將芯片由校正臺(tái)裝到引線框架上，最后將產(chǎn)品放入固化爐固化。

圖 芯片粘接流程
 
4 引線焊接
為了使芯片能與外界傳送及接收信號(hào)，就必須在芯片的接觸電極與框架的引腳之間，一個(gè)一個(gè)對(duì)應(yīng)地用鍵合線連接起來(lái)。這個(gè)過(guò)程叫焊線或鍵合。鍵合材料一般為99%的金線，也可以使用銅線或者鋁線。因?yàn)榻鸬难诱剐耘c導(dǎo)電性非常好

圖 鍵合機(jī)
 
具體步驟是，穿在陶瓷劈刀內(nèi)的金線頭部被打火桿熔化為金球，然后對(duì)準(zhǔn)鍵合區(qū)下壓陶瓷劈刀，金線在壓力與超聲波的作用下與芯片結(jié)合，陶瓷劈刀牽引金線上升，移動(dòng)到引線框架上進(jìn)行焊接，最后陶瓷劈刀側(cè)向劃開(kāi)，切斷金線。

圖 引線焊接流程
 
5塑封
密封是為了保護(hù)器件不受環(huán)境影響而能長(zhǎng)期可靠工作。芯片對(duì)使用環(huán)境的要求很高，所以芯片不能直接暴露在外進(jìn)行工作，要把芯片用塑封料封裝起來(lái)。塑封料的主要成分為：環(huán)氧樹(shù)脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫模劑，染色劑，阻燃劑等）；主要功能為：在熔融狀態(tài)下將芯片和引線框架包裹起來(lái)，提供物理和電氣保護(hù)，防止外界干擾；存放條件：零下5℃保存，常溫下需回溫24小時(shí)才能使用。
 

圖 注塑機(jī)
 
具體的步驟是，先將塑封料醒料，回溫24小時(shí)?；販氐臅r(shí)候也要密封包裝，防止水汽進(jìn)入塑封料。如果塑封料中有水分，在注塑的時(shí)候塑封料中的水分會(huì)蒸發(fā)形成蒸汽，會(huì)在器件的塑封體上形成氣泡影響塑封效果。將產(chǎn)品放入注塑模具中。向注塑機(jī)的投料孔里放入塑封料，注塑機(jī)會(huì)把熔化的塑封料注入模具的腔體中形成塑封體。

圖 塑封料
 
6 打標(biāo)
在產(chǎn)品的塑封體上印上標(biāo)示，包括產(chǎn)品型號(hào)、廠商名稱(chēng)等信息。打標(biāo)的方式一般有兩種。一種是油墨印刷。先將字模沾上油墨，再將字模上的油墨印在塑封體上。另一種為激光刻印，用激光束在產(chǎn)品上刻出文字標(biāo)示。兩種方式中油墨印刷成本較低，但印刷效果沒(méi)有激光刻印精美。激光刻印的設(shè)備成本較高。

圖 激光刻印機(jī)
7 切筋成型
此時(shí)的產(chǎn)品還是連在一起的，通過(guò)切筋機(jī)將多余的部分切除掉，使產(chǎn)品分離出來(lái)。使引腳彎曲成特定的形狀。切筋要求切口平滑整齊，切口不能有毛刺。如果有毛刺，在電鍍的時(shí)候鍍層生長(zhǎng)會(huì)變得凹凸不平。

圖 切筋機(jī)
 
8電鍍
在引腳上鍍上金屬，可以防止引腳的氧化、腐蝕。鍍層金屬一般為鎳與錫。金屬鎳比較致密且硬度較高，可以防止引腳氧化與磨損。金屬錫可以提高引腳的可焊性。

圖 電鍍線
 
9 測(cè)試包裝
 
IC制造工藝總流程