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IC的封装类型
半导体的产品很多,应用的场合非常广泛,图一是常见的几种半导体组件外型。半导体组
件一般是以接脚形式或外型来划分类别,图一中不同类别的英文缩写名称原文为
PDID:PlasticDualInlinePackage
SOP:SmallOutlinePackage
SOJ:SmallOutlineJ-LeadPackage
PLCC:PlasticLeadedChipCarrier
QFP:QuadFlatPackage
PGA:PinGridArray
BGA:BallGridArray
虽然半导体组件的外型种类很多,在电路板上常用的组装方式有二种,一种是插入电路板
的焊孔或脚座,如PDIP、PGA,另一种是贴附在电路板表面的焊垫上,如SOP、SOJ、PLCC、
QFP、BGA。
从半导体组件的外观,只看到从包覆的胶体或陶瓷中伸出的接脚,而半导体组件真正的核
心,是包覆在胶体或陶瓷内一片非常小的芯片,透过伸出的接脚与外部做信息传输。图二是一片
EPROM组件,从上方的玻璃窗可看到内部的芯片,图三是以显微镜将内部的芯片放大,可以看
到芯片以多条焊线连接四周的接脚,这些接脚向外延伸并穿出胶体,成为芯片与外界通讯的道路。
请注意图三中有一条焊线从中断裂,那是使用不当引发过电流而烧毁,致使芯片失去功能,这也
是一般芯片遭到损毁而失效的原因之一。
图四是常见的LED,也就是发光二极管,其内部也是一颗芯片,图五是以显微镜正视LED
的顶端,可从透明的胶体中隐约的看到一片方型的芯片及一条金色的焊线,若以LED二支接脚
的极性来做分别,芯片是贴附在负极的脚上,经由焊线连接正极的脚。当LED通过正向电流时,
芯片会发光而使LED发亮,如图六所示。
半导体组件的制作分成两段的制造程序,前一段是先制造组件的核心─芯片,称为晶圆制造;
后一段是将晶片加以封装成最后产品,称为IC封装制程,又可细分成晶圆切割、黏晶、焊线、
封胶、印字、剪切成型等加工步骤,在本章节中将简介这两段的制造程序。
须经过下列主要制程才能制造出一片可用的芯片,以下是各制程的介绍:
(1)长晶(CRYSTALGROWTH):
长晶是从硅沙中(二氧化硅)提炼成单晶硅,制造过程是将硅石(Silica)或硅酸盐(Silicate)如
同冶金一样,放入炉中熔解提炼,形成冶金级硅。冶金级硅中尚含有杂质,接下来用分馏及还原
的方法将其纯化,形成电子级硅。虽然电子级硅所含的硅的纯度很高,可达99.999999999%,
但是结晶方式杂乱,又称为多晶硅,必需重排成单晶结构,因此将电子级硅置入坩埚内加温融化,
先将温度降低至一设定点,再以一块单晶硅为晶种,置入坩埚内,让融化的硅沾附在晶种上,再
将晶种以边拉边旋转方式抽离坩埚,而沾附在晶种上的硅亦随之冷凝,形成与晶种相同排列的结
晶。随着晶种的旋转上升,沾附的硅愈多,并且被拉引成表面粗糙的圆柱状结晶棒。拉引及旋转
的速度愈慢则沾附的硅结晶时间愈久,结晶棒的直径愈大,反之则愈小。
右图(摘自中德公司目录)为中德电子材料公司制作的晶棒(长度达一公尺,重量超过一百公斤)。
(2)切片(SLICING):
从坩埚中拉出的晶柱,表面并不平整,经过工业级钻石磨具的加工,磨成平滑的圆柱,
并切除头尾两端锥状段,形成标准的圆柱,被切除或磨削的部份则回收重新冶炼。接着以以高硬
度锯片或线锯将圆柱切成片状的晶圆(Wafer)(摘自中德公司目录)。
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