芯片为什么可以焊接在基底上

㈦ 芯片封装的封装步骤

板上芯片（ChipOnBoard,COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接 。
裸芯片技术主要有两种形式：一种是COB技术，另一种是倒装片技术（FlipChip）。板上芯片封装（COB），半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术 。 （1）热压焊
利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。其原理是通过加热和加压力，使焊区（如AI）发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层，从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的，此外，两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。此技术一般用为玻璃板上芯片COG 。
（2）超声焊
超声焊是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动AI丝在被焊区的金属化层如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI丝和AI膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了AI层界面的氧化层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。主要焊接材料为铝线焊头，一般为楔形 。
（3）金丝焊
球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术，因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。而且它操作方便、灵活、焊点牢固（直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07～0.09N/点），又无方向性，焊接速度可高达15点/秒以上。金丝焊也叫热（压）（超）声焊主要键合材料为金（AU）线焊头为球形故为球焊 。
COB封装流程
第一步：扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，便于刺晶。第二步：背胶。将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。点银浆。适用于散装LED芯片。采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。第三步：将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上。第四步：将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出(不可久置，不然LED芯片镀层会烤黄，即氧化，给邦定造成困难)。如果有LED芯片邦定，则需要以上几个步骤；如果只有IC芯片邦定则取消以上步骤。第五步：粘芯片。用点胶机在PCB印刷线路板的IC位置上适量的红胶(或黑胶)，再用防静电设备(真空吸笔或子)将IC裸片正确放在红胶或黑胶上。第六步：烘干。将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间，也可以自然固化(时间较长)。第七步：邦定(打线)。采用铝丝焊线机将晶片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即COB的内引线焊接。第八步：前测。使用专用检测工具(按不同用途的COB有不同的设备，简单的就是高精密度稳压电源)检测COB板，将不合格的板子重新返修。第九步：点胶。采用点胶机将调配好的AB胶适量地点到邦定好的LED晶粒上，IC则用黑胶封装，然后根据客户要求进行外观封装。第十步：固化。将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要求可设定不同的烘干时间。第十一步：后测。将封装好的PCB印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试，区分好坏优劣 。
与其它封装技术相比，COB技术价格低廉（仅为同芯片的1/3左右）、节约空间、工艺成熟。但任何新技术在刚出现时都不可能十全十美，COB技术也存在着需要另配焊接机及封装机、有时速度跟不上以及PCB贴片对环境要求更为严格和无法维修等缺点 。
某些板上芯片(CoB)的布局可以改善IC信号性能，因为它们去掉了大部分或全部封装，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴随着这些技术，可能存在一些性能问题。在所有这些设计中，由于有引线框架片或BGA标志，衬底可能不会很好地连接到VCC或地。可能存在的问题包括热膨胀系数(CTE)问题以及不良的衬底连接 。 30多年前，“倒装芯片”问世。当时为其冠名为“C4”，即“可控熔塌芯片互连”技术。该技术首先采用铜，然后在芯片与基板之间制作高铅焊球。铜或高铅焊球与基板之间的连接通过易熔焊料来实现。此后不久出现了适用于汽车市场的“封帽上的柔性材料(FOC)”；还有人采用Sn封帽，即蒸发扩展易熔面或E3工艺对C4工艺做了进一步的改进。C4工艺尽管实现起来比较昂贵(包括许可证费用与设备的费用等)，但它还是为封装技术提供了许多性能与成本优势。与引线键合工艺不同的是，倒装芯片可以批量完成，因此还是比较划算 。
由于新型封装技术和工艺不断以惊人的速度涌现，因此完成具有数千个凸点的芯片设计目前已不存在大的技术障碍小封装技术工程师可以运用新型模拟软件轻易地完成各种电、热、机械与数学模拟。此外，以前一些世界知名公司专为内部使用而设计的专用工具目前已得到广泛应用。为此设计人员完全可以利用这些新工具和新工艺最大限度地提高设计性，最大限度地缩短面市的时间 。
无论人们对此抱何种态度，倒装芯片已经开始了一场工艺和封装技术革命，而且由于新材料和新工具的不断涌现使倒装芯片技术经过这么多年的发展以后仍能处于不断的变革之中。为了满足组装工艺和芯片设计不断变化的需求，基片技术领域正在开发新的基板技术，模拟和设计软件也不断更新升级。因此，如何平衡用最新技术设计产品的愿望与以何种适当款式投放产品之间的矛盾就成为一项必须面对的重大挑战。由于受互连网带宽不断变化以及下面列举的一些其它因素的影响，许多设计人员和公司不得不转向倒装芯片技术 。
其它因素包括：
①减小信号电感——40Gbps(与基板的设计有关)；②降低电源/接地电感；③提高信号的完整性；④最佳的热、电性能和最高的可靠性；⑤减少封装的引脚数量；⑥超出引线键合能力，外围或整个面阵设计的高凸点数量；⑦当节距接近200μm设计时允许；S片缩小(受焊点限制的芯片)；⑧允许BOAC设计，即在有源电路上进行凸点设计 。

㈧ 半导体的上游原材料有哪些

半导体的上游材料公司梳理

芯片的上游材料，其实在那篇介绍国家二期大基金的文章里面也简单说过，今天再做一次材料端的全面梳理。

半导体材料包含光刻胶、靶材、特殊气体等等，应该有很多朋友知道。目前这些半导体材料国产化只15%左右，在国外封锁相关产业链的情况下，国产替代依然是个重点。从机构披露的报告来看，半导体上游材料的报告数量越来越多，未来国产化的趋势也将继续。

这部分材料大类可以归为三大类：基本材料、制造材料、封装材料。

基本材料

基本材料又可以分为硅晶圆片、化合物半导体。

硅晶圆片，是集成电路IC制造过程中最为重要的原材料。

相关上市公司：上海新阳、晶盛机电、中环股份

化合物半导体，主要指砷化镓（gaas）、氮化镓（gan）和碳化硅（sic）等，最近炒作的氮化镓就在这其中，所以并不是什么新鲜事物。

相关上市公司：三安光电、闻泰科技、海特高新、士兰微、富满电子、耐威科技、海陆重工、云南锗业、乾照光电等

制造材料。

制造材料可分为六大类：电子特气、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜版、湿电子化学品。

电子特气

电子特种气体是特种气体的一个重要分支，是集成电路（IC）、显示面板（LCD、OLED）、光伏能源、光纤光缆等电子工业生产中不可或缺的关键性原材料，广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺，其质量对电子元器件的性能有重要影响。

相关上市公司：华特气体、雅克科技、南大光电、杭氧股份

溅射靶材

在作为高技术制高点的芯片产业中，溅射靶材是超大规模集成电路制造的必需原材料。它利用离子源产生的离子，在高真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。靶材是溅射过程的核心材料。

目前A股市场从事溅射靶材上市企业只有四家：阿石创、有研新材、江丰电子、隆华科技

光刻胶

光刻胶是电子领域微细图形加工的关键性材料，在半导体、LCD、PCB等行业的生产中具有重要作用。光刻胶是利用光化学反应，经光刻工艺将所需要的微细图形从掩膜板转移到代加工基片上的图形转移介 质，是光电信息产业的微细图形线路加工制作的关键性材料。

相关上市公司：南大光电、强力新材、晶瑞股份、容大感光、金龙机电、飞凯材料、江化微等

抛光材料

一般是指cmp化学机械抛光过程中用到的材料，一般可以分为抛光垫、抛光液、调节器、清洁剂，其中前二者最为关键。抛光垫的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入饱和的聚氨酯，抛光液一般是由超细固体粒子研磨剂（如纳米级二氧化硅、氧化铝粒子等）、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。

相关上市公司：鼎龙股份（抛光垫）、安集科技（抛光液）。

掩膜版

也被称为光罩、光掩膜、光刻掩膜版，是半导体芯片光刻过程中的 设计图形的载体。

相关上市公司：菲利华、石英股份。

湿电子化学品

也通常被称为超净高纯试剂，是指用在半导体制造过程中的各 种高纯化学试剂。

相关上市公司主要有：多氟多、晶瑞股份、江化微。

封装材料

封装材料可细分为六类：芯片粘结材料、键合丝、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板、切割材料。

芯片粘结材料，是采用粘结技术实现管芯与底座或封装基板连接的材料。

相关上市公司：飞凯材料、宏昌电子

陶瓷封装材料，电子封装材料的一种，用于承载电子元器件的机械支撑、环境 密封和散热等功能。

相关上市公司：三环集团

封装基板，是封装材料中成本占比最大的一部分，主要起到承载保护芯片与连接 上层芯片和下层电路板的作用。

相关上市公司：兴森科技、深南电路

键合丝，半导体用键合丝是用来焊接连接芯片与支架，承担着芯片与外界之间关键的电 连接功能。

相关上市公司主要有：康强电子

引线框架，作为半导体的芯片载体，是一种借助于键合丝实现芯片内部电路引出 端与外部电路（pcb）的电气连接，形成电气回路的关键结构件。

相关上市公司：康强电子

切割材料，目前主流的切割方法分为两类，一类是用划片系统进行切割，另一种利用激光 进行切割。

相关上市公司主要有：岱勒新材

2018年全球半导体材料销售规模在519亿美元，占比情况为基体材料（23.4%）、制造材料（38.7%）、封装材料（28%）。

㈨ arm处理器芯片是如何焊接到印刷电路板上的

ARM芯片一般采用BGA封装
BGA Ball Grid Array Package 球栅阵列封装 广泛应用于集成电路的封装 如FPGA/CPLD 主板南北桥，手机芯片，它的焊接是否良好，直接关系到所做产片的可靠性和寿命，我焊接由BGA封装的芯片不久，想写点感想，希望大家多多指教。 1 工艺技术原理 BGA焊接采用的回流焊的原理。这里介绍一下锡球在焊接过程中的回流机理。 当锡球至于一个加热的环境中，锡球回流分为三个阶段： 预热： 首先，用于达到所需粘度和丝印性能的溶剂开始蒸发，温度上升必需慢(大约每秒5° C)，以限制沸腾和飞溅，防止形成小锡珠，还有，一些元件对内部应力比较敏感，如果元件外部温度上升太快，会造成断裂。 助焊剂（膏）活跃，化学清洗行动开始，水溶性助焊剂（膏）和免洗型助焊剂（膏）都会发生同样的清洗行动，只不过温度稍微不同。将金属氧化物和某些污染从即将结合的金属和焊锡颗粒上清除。好的冶金学上的锡焊点要求“清洁”的表面。 当温度继续上升，焊锡颗粒首先单独熔化，并开始液化和表面吸锡的“灯草”过程。这样在所有可能的表面上覆盖，并开始形成锡焊点。 回流： 这个阶段最为重要，当单个的焊锡颗粒全部熔化后，结合一起形成液态锡，这时表面张力作用开始形成焊脚表面，如果元件引脚与PCB焊盘的间隙超过4mil（1 mil = 千分之一英寸），则极可能由于表面张力使引脚和焊盘分开，即造成锡点开路。 冷却： 冷却阶段，如果冷却快，锡点强度会稍微大一点，但不可以太快而引起元件内部的温度应力。 1.1采用的工艺原理 对于BGA的焊接，我们是采用BGA Rework Station（BGA返修工作站）进行焊接的。不同厂商生产的BGA返修工作站采用的工艺原理略有不同，但大致是相同的。这里先介绍一下温度曲线的概念。BGA上的锡球，分为无铅和有铅两种。有铅的锡球熔点在183℃～220℃，无铅的锡球熔点在235℃～245℃. 这里给出有铅锡球和无铅球焊接时所采用的温度曲线。 从以上两个曲线可以看出，焊接大致分为预热，保温，回流，冷却四个区间（不同的BGA返修工做站略有不同）无论有铅焊接还是无铅焊接，锡球融化阶段都是在回流区，只是温度有所不同，回流以前的曲线可以看作一个缓慢升温和保温的过程。明白了这个基本原理，任何BGA返修工作站都可以以此类推。这里，介绍一下这几个温区： 预热区：也叫斜坡区,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。在这个区,电路板和元器件的热容不同,他们的实际温度提升速率不同。电路板和元器件的温度应不超过每秒2～5℃速度连续上升,如果过快,会产生热冲击,电路板和元器件都可能受损,如陶瓷电容的细微裂纹。而温度上升太慢,焊膏会感温过度,溶剂挥发不充分,影响焊接质量。炉的预热区一般占整个加热区长度的15～25 %。 保温区：有时叫做干燥或浸湿区,这个区一般占加热区的30 ～ 50 %。活性区的主要目的是使PCB上各元件的温度趋于稳定,尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使热容大的元器件的温度赶上较小元件,并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到活性区结束,焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去,整个电路板的温度达到平衡。应注意的是PCB上所有元件在这一区结束时应具有相同的温度,否则进入到回流区将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。一般普遍的活性温度范围是120～150℃,如果活性区的温度设定太高,助焊剂（膏）没有足够的时间活性化,温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。虽然有的焊膏制造商允许活性化期间一些温度的增加,但是理想的温度曲线应当是平稳的温度。 回流区：有时叫做峰值区或最后升温区,这个区的作用是将PCB的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。活性温度总是比合金的熔点温度低一点,而峰值温度总是在熔点上。典型的峰值温度范围是焊膏合金的熔点温度加40℃左右,回流区工作时间范围是20 - 50s。这个区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒2～5℃,或使回流峰值温度比推荐的高,或工作时间太长可能引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损,并损害元件的完整性。回流峰值温度比推荐的低,工作时间太短可能出现冷焊等缺陷。 冷却区：这个区中焊膏的锡合金粉末已经熔化并充分润湿被连接表面,应该用尽可能快的速度来进行冷却,这样将有助于合金晶体的形成,得到明亮的焊点,并有较好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的杂质更多分解而进入锡中,从而产生灰暗粗糙的焊点。在极端的情形下,其可能引起沾锡不良和减弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为3～10 ℃/ S。 1.2工艺方法 在焊接BGA之前，PCB和BGA都要在80℃～90℃，10～20小时的条件下在恒温烤箱中烘烤，目的是除潮，更具受潮程度不同适当调节烘烤温度和时间。没有拆封的PCB和BGA可以直接进行焊接。特别指出，在进行以下所有操作时，要佩戴静电环或者防静电手套，避免静电对芯片可能造成的损害。在焊接BGA之前，要将BGA准确的对准在PCB上的焊盘上。这里采用两种方法：光学对位和手工对位。目前主要采用的手工对位，即将BGA的四周和PCB上焊盘四周的丝印线对齐。这里有个具窍：在把BGA和丝印线对齐的过程中，及时没有完全对齐，即使锡球和焊盘偏离30%左右，依然可以进行焊接。因为锡球在融化过程中，会因为它和焊盘之间的张力而自动和焊盘对齐。在完成对齐的操作以后，将PCB放在BGA返修工作站的支架上，将其固定，使其和BGA返修工作站水平。选择合适的热风喷嘴（即喷嘴大小比BGA大小略大），然后选择对应的温度曲线，启动焊接，待温度曲线完毕，冷却，便完成了BGA的焊接。 在生产和调试过程中，难免会因为BGA损坏或者其他原因更换BGA。BGA返修工作站同样可以完成拆卸BGA的工作。拆卸BGA可以看作是焊接BGA的逆向过程。所不同的是，待温度曲线完毕后，要用真空吸笔将BGA吸走，之所以不用其他工具，比如镊子，是因为要避免因为用力过大损坏焊盘。将取下BGA的PCB趁热进行除锡操作（将焊盘上的锡除去），为什么要趁热进行操作呢？因为热的PCB相当与预热的功能，可以保证除锡的工作更加容易。这里要用到吸锡线，操作过程中不要用力过大，以免损坏焊盘，保证PCB上焊盘平整后，便可以进行焊接BGA的操作了。 取下的BGA可否再次进行焊接呢？答案是肯定的。但在这之前有个关键步骤，那就是植球。植球的目的就是将锡球重新植在BGA的焊盘上，可以达到和新BGA同样的排列效果。这里详细介绍下植球。这里要用到两个工具钢网和吸锡线 首先我们要把BGA上多余的锡渣除去，要求是要使BGA表面光滑，无任何毛刺（锡形成的）。 第一步——涂抹助焊膏（剂） 把BGA放在导电垫上，在BGA表面涂抹少量的助焊膏（剂）。 第二步——除去锡球 用吸锡线和烙铁从BGA上移除锡球。在助焊膏上放置吸锡线把烙铁放在吸锡线上面 在你在BGA表面划动洗锡线之前，让烙铁加热吸锡线并且熔化锡球。 注意:不要让烙铁压在表面上。过多的压力会让表面上产生裂缝者刮掉焊盘。为了达到最好的效果，最好用吸锡线一次就通过BGA表面。少量的助焊膏留在焊盘上会使植球更容易。 第三步——清洗 立即用工业酒精（洗板水）清理BGA表面，在这个时候及时清理能使残留助焊膏更容易除去。 利用摩擦运动除去在BGA表面的助焊膏。保持移动清洗。清洗的时候总是从边缘开始，不要忘了角落。 清洗每一个BGA时要用干净的溶剂 第四步——检查 推荐在显微镜下进行检查。观察干净的焊盘，损坏的焊盘及没有移除的锡球。 注意:由于助焊剂的腐蚀性，推荐如果没有立即进行植球要进行额外清洗。 第5步——过量清洗 用去离子水和毛刷在BGA表面用力擦洗。 注意:为了达到最好的清洗效果，用毛刷从封装表面的一个方向朝一个角落进行来回洗。循环擦洗。 第6步——冲洗 用去离子水和毛刷在BGA表面进行冲洗。这有助于残留的焊膏从BGA表面移除去。 接下来让BGA在空气中风干。用第4步反复检查BGA表面。 如果在植球前BGA被放置了一段时间，可以基本上确保它们是非常干净的了。不推荐把BGA放在水里浸泡太长的时间。 在进行完以上操作后，就可以植球了。这里要用到钢网和植台。 钢网的作用就是可以很容易的将锡球放到BGA对应的焊盘上。植球台的作用就是将BGA上锡球熔化，使其固定在焊盘上。植球的时候，首先在BGA表面（有焊盘的那面）均匀的涂抹一层助焊膏（剂），涂抹量要做到不多不少。涂抹量多了或者少了都有可能造成植球失败。将钢网（这里采用的是万能钢网）上每一个孔与BGA上每一个焊盘对齐。然后将锡球均与的倒在钢网上，用毛刷或其他工具将锡球拨进钢网的每一个孔里，锡球就会顺着孔到达BGA的焊盘上。进行完这一步后，仔细检查有没有和焊盘没对齐的锡球，如果有，用针头将其拨正。小心的将钢网取下，将BGA放在高温纸上，放到植球台上。植球台的温度设定是依据有铅锡球220℃，无铅锡球235℃来设定的。植球的时间不是固定的。实际上是根据当BGA上锡球都熔化并表面发亮，成完整的球形的时候来判定的，这些通过肉眼来观察。可以记录达到这样的状态所用时间，下次植球按照这个时间进行即可。 BGA植球是一个需要耐心和细心的工作，进行操作的时候要仔 细认真。 1.3国内外水平现状 BGA（Ball Grid Array Package）是这几年最流行的封装形式 它的出现可以大大提高芯片的集成度和可制造性。由于我国在 BGA焊接技术方面起步较晚，国内能制造BGA返修工作站的厂 家也不多，因此，BGA返修工作站在国内比较少，尤其是在西部。 有着光学对位，X-RAY功能的BGA返修站就更为少见。 1.4 解决的技术难点 在实际的工作当中，会遇到不同大小，不同厚度的PC不同大 小的BGA，有采用无铅焊接的也有采用有铅焊接的。它们采用的温度曲线也不同。因此，不可能用一种温度曲线来焊接所有的BGA。如何根据条件的不同来设定不同的温度曲线，这就是在BGA焊接过程中的关键。这里给出几组图片加以说明。 造成温度不对的原因有很多，还有一个原因就是在测试温度曲线的时候，都是在空调环境下进行的，也就是说不是常温。夏天和冬天空调造成温度和常温不符合，因此在设定BGA温度曲线的时候会偏高或偏低。所以在每次进行焊接的时候，都要测试实际温度是否符合所设定的温度值。温度设定的原理就是首先根据是有铅焊接或者无铅焊接设定相应温度，然后用温度计（或者热电偶）测试实际温度，然后根据实际温度调节设定的温度，使之达到最理想的温度进行焊接。在焊接的过程中，一定要保证BGA返修工作站，PCB，BGA在同一水平线上，焊接过程中不能发生震动，不然会使锡球融化的时候发生桥接，造成短路。

㈩ 为何有些芯片的脚不与任何外界相连也要焊在电路上

这些管脚一般为空管脚，还有就是内部与其它管脚连在一起的，共用的管脚，其实在PCB LAYOUT时，即使这些管脚不使用，为了增强抗干扰性，这些管脚需要有确定的电平，或上拉或下拉或接地，不要空置。