半導體集成電路載帶自動鍵合作用、特點、分類以及材料分析！

半導體載帶自動焊是一種集成電路組裝工藝，適用于無常規(guī)封裝體的裸芯片。其基本原理是將每個硅芯片粘在一條特制的撓性載帶上。載帶由在上面形成金屬導體的薄塑料基板構成，像一種撓性印刷電路。在導體內部末端，引線圖形具有和芯片連接焊點相匹配的圖形。在導體最外端，由于電測試每個導體和焊點有臨時接觸，在芯片連接焊點和測試焊盤分布之間，有一段無絕緣膜支撐的長導體，最終會形成TAB封裝的外引線。今天【 科準測控】 小編就來介紹一下半導體載帶自動焊的分類、特點、優(yōu)勢以及載帶自動焊技術的材料、設計要點，一起往下看吧！

1、載帶自動焊的分類和特點

大載帶自動焊TAB(TapeAutomatedBonding)主要有：Cu箔單層帶、Cu-PI雙層帶、Cu站合劑-PI三層帶、Cu-PI-Cu雙金屬帶，其特點見表2-4。

載帶自動焊技術的優(yōu)點：

（1） 載帶自動焊結構輕、薄、短、小。

（2） 載帶自動焊的電極尺寸、電極與焊區(qū)節(jié)距均比引線鍵合小。

（3） 相應可容納更高的I/O引腳數。

（4） 載帶自動焊的引線電阻、電容和電感均比引線鍵合的小得多。

（5） 采用載帶自動焊互連可大大提高電子組裝的成品率，從而降低電子產品的成本。

（6） 載帶自動焊采用Cu 箔引線，導熱和導電性能好，機械強度高。

（7） 載帶自動焊比引線鍵合的鍵合拉力高3~10倍，可提高芯片互連的可靠性。

（8） 載帶自動焊使用標準化的卷軸長帶（長100m），對芯片實行自動化多點一次焊接。

2、 載帶自動焊技術的材料

載帶自動焊技術的關鍵材料包括基帶材料、載帶自動焊的金屬材料和芯片凸點的金屬材料。

（1）基帶材料要求高溫性能好，與Cu 箔的粘合性好，耐高溫，熱匹配性好，收縮率小且尺寸穩(wěn)定，抗化學腐蝕性強，機械強度高，吸水率低。常用的基帶材料有聚酰亞胺、聚酯類材料、聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜、苯并環(huán)丁烯薄膜等。

（2）載帶自動焊的金屬材料采用Cu箔，因為Cu的導電、導熱性能好，強度高，延展性和表面平滑性良好，與各種基帶粘結牢固，不易剝離，特別是易于用光刻法制作出精細、復雜的引線圖形，又易于電鍍Au、Ni、Pb-Sn等金屬。

（3）載帶自動焊技術要求在芯片的焊區(qū)上先制作凸點，然后才能與Cu 箔引線進行焊接，表2-5為芯片凸點的金屬材料。

載帶自動焊使用的凸點形狀一般有蘑菇狀凸點和柱狀凸點兩種。

蘑菇狀凸點用一般的光刻膠作掩模制作，用電鍍增高凸點時，在光刻膠（厚度僅幾微米）以上凸點除繼續(xù)電鍍增高外，還向橫向發(fā)展，凸點高度越高，橫向發(fā)展也越大，由于橫向發(fā)展時電流密度的不均勻性，最終的凸點頂面呈凹形，凸點的尺寸也難以控制。

柱狀凸點制作時用厚膜抗腐蝕劑作掩模，掩模的厚度與要求的凸點高度一致，所以制作的凸點是柱狀或圓柱狀的，由于電流密度始終均勻一致，因此凸點頂面是平的。

從兩種凸點的形狀比較可以看出，對于相同的凸點高度和凸點頂面面積，柱狀凸點要比蘑菇狀凸點的底面金屬接觸面積大，強度自然也高I/O數高且節(jié)距小的載帶自動焊指狀引線與芯片凸點互連后，由于凸點壓焊變形，蘑菇狀凸點間更易發(fā)生短路，而與柱狀凸點互連，則有更大的寬容度。

注意：不管是哪種凸點形狀，都應當考慮凸點壓焊變形后向四周（特別是兩鄰近凸點間）擴展的距離，必須留有充分的余量。

3、 載帶的設計要點

載帶自動焊的載帶引線圖形是與芯片凸點的布局緊密配合的。首先，預測或精確量出芯片凸點的位置、尺寸和節(jié)距，然后再設計載帶引線圖形，引線圖形的指端位置、尺寸和節(jié)距要和每個芯片凸點一一對應其次，載帶外引線焊區(qū)又要與電子封裝的基板布線焊區(qū)一一對應，因此就決定了每根載帶引線的長度和寬度。

根據用戶使用要求和I/0引腳的數量、電性能要求的高低以及成本的要求等來確定選擇單層帶、雙層帶、三層帶或雙金屬層帶。單層帶要選擇5070μm厚的Cu箱，以保持載帶引線圖形在工藝制作過程和使用中的強度，也有利于保持引線指端的共面性。使用其他幾類載帶，因有PI支撐，可選擇1835μm或更薄的Cu箔。

PI引線架要靠內引線近一些，但不應緊靠引線指端，也不應太寬，以免產生熱應力和機械應力。

由于在制作工藝過程中腐蝕Cu箱時有相同速率的橫向腐蝕，因此在設計引線圖形時，應充分考慮這一工藝因素的影響，將引線圖形的尺寸適當放寬，最終才能達到所要求的引線圖形尺寸。

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審核編輯 黃宇