第5章载带自动焊
载带自动焊（TAB）是一种将芯片组装在金属化的载带上的集成电路封装技术； 在柔性聚合物上做好由图形化金属箔布线形成的引线框架，然后通过热电极一次性将芯片焊区与所有的内引脚进行键合，是芯片引线框架的一种互连工艺。载带为柔性高分子聚合物材质。
5.1载带自动焊技术的历史
TAB技术于1965年由美国通用公司发明，当时称为“微型封装”。1971年法国Bull SA公司称其为“载带自动焊”，沿用至今。直到20世纪80年代中期，TAB技术一直发展缓慢。随着LSI、VLSI以及电子整机的发展，组装技术高密度、薄形化要求的日益提高，1987年，TAB技术又受到电子封装界的重视。美、日、西欧各国争相开发应用TAB技术，使其在消费类电子产品中获得了广泛应用，包括液晶显示、智能卡、计算机、电子表、计算器、相机、录像机等。
TAB技术不仅用于TAB封装，而且载带作为柔性引线广泛应用于电子产品内部互连。在先进封装技术中，如BGA、CSP和3D封装中，TAB技术也发挥了作用，演化出不同的具体封装形式。
5.2载带自动焊技术的优点
TAB技术是为了克服WB技术的一些不足而发展起来的，与WB技术相比具有如下优点:
(1) TAB封装结构轻、薄、短、小，封装高度小于1mm。
(2) TAB电极尺寸、电极节距区间距较WB小。TAB的电极宽度通常为50μm，可低至20μm，电极节距通常为80μm，可以做到更低。
(3) TAB容纳I/O引脚数更多，安装密度高。
(4) TAB引线电阻、电容、电感小，有更好的电性能。
(5) 采用铜箔引线，导电导热好，机械强度高。
(6)  TAB键合点抗键合拉力比WB高。单点TAB的键合拉力为0.3～0.5N，比单根焊线拉力(0.05～0.1N)要高3～10倍。
(7)  TAB采用标准化卷轴长带，对芯片实行多点一次焊接，自动化程度高，生产效率高。
5.3载带分类
TAB载带按结构可分为Cu箔单层带、CuPI双层带、Cu黏结剂PI三层带(图5.1)及CuPICu双金属带。


图5.1TAB载带的三种结构


根据封装的使用要求和I/O引脚数量、电性能要求的高低、成本要求等来确定选择哪一种结构的载带。单层带的Cu箔厚度为50～70μm，以保持载带引线图形的强度及引脚的共面性。其他结构载带因为有PI支撑，可选择18～35μm或更薄的Cu箔。四种载带对比见表5.1。

表5.1四种载带对比



TAB分类成本工艺性能能否老化筛选芯片

Cu箔单层带低简单耐热性好不能
CuPI双层带低设计灵活可弯曲，耐热性好能
Cu粘结剂PI三层带高复杂可制作高精度图形能
CuPICu双金属带高复杂可改善高频器件的信号特性能

5.4载带自动焊封装工艺流程
TAB封装的工艺流程如图5.2所示。工艺流程示意图如图5.3所示。


图5.2TAB封装的工艺流程




图5.3TAB封装的工艺流程示意图


5.4.1内引脚焊接
内引线键合是将IC芯片组装到TAB载带上的技术，通常采用热压焊或热压回流焊的方法，如图5.4所示。热压焊的焊接工具是由硬质金属或钻石制成的热电极，当芯片凸点为Au或Ni/Au、Cu/Ni/Au等多层金属，载带铜箔也是此类金属时，采用热压焊。当芯片或载带上镀有焊料凸点(如PbSn、SnAg)时，则使用热压回流焊。相比而言，回流焊的温度较低，压力较小。


图5.4内引脚焊接


凸点通常做在芯片上，也可以做在载带上［1］。
以上两种焊接方法都是使用内引线焊机进行多点一次焊接的。焊接时的主要工艺步骤为对位、焊头压下焊接、焊头抬起和芯片传送四步。
主要焊接参数为焊接温度、焊接压力和焊接时间。热压回流焊的典型焊接参数为450～500℃，0.5N/点，0.5～1s。
5.4.2包封
内引线焊接后涂覆一层薄的环氧树脂对焊点和芯片进行保护。可以采用表面涂覆，全包封方式。包封后需在高温下烘烤进行固化。
5.4.3外引线键合
完成内引脚键合与包封的芯片，通过卷对卷方式进行引脚冲断与成型，并通过群压焊的方式键合到电路板上。
习题
1. 简要描述载带自动焊相对引线键合的主要优点。
2. 对TAB载带按照其结构进行分类。
参考文献

［1］Kanz J W, Braun G W, Unger R F. B
umped Tape Automated Bonding (BTAB) Practical Application Guidelines ［J］. IEEE Transactions on Components Hybrids and Manufacturing Technology, 1979, 2(3): 301308.