BGA封裝工藝簡介1-ln課件

BGA封裝工藝簡介1BGA封裝工藝簡介11BGAPackage

StructureTOP/BottomVIEWSIDEVIEWBGAPackageStructureTOP/Bott2TypicalAssemblyProcessFlowFOL/前段EOL/中段Reflow/回流EOL/后段FinalTest/測試TypicalAssemblyProcessFlow3FOL–FrontofLine前段工藝BackGrinding磨片Wafer晶圓WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash晶圓清洗DieAttach芯片粘接EpoxyCure銀漿固化WireBond引線焊接Optical檢驗Optical檢驗EOLFOL–FrontofLine前段工藝BackWafe4FOL–FrontofLineWafer【W(wǎng)afer】晶圓……FOL–FrontofLineWafer【W(wǎng)af5FOL–BackGrinding背面減薄Taping粘膜BackGrinding磨片De-Taping去膠帶將從晶圓廠出來的Wafer進行背面研磨，來減薄晶圓達到

封裝需要的厚度（5mils~10mils）；磨片時，需要在正面（ActiveArea）貼膠帶保護電路區(qū)域

同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；FOL–BackGrinding背面減薄TapingBa6FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗目的：將晶圓粘貼在藍膜（Tape）上，使得即使被切割開后，不會散落；通過SawBlade將整片Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便后面的DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMountW7FOL–BackGrinding背面減薄FRAMETAPEWAFERFOL–BackGrinding背面減薄FRAMETAP8FOL–WaferSaw晶圓切割WaferSawMachineSawBlade(切割刀片)：LifeTime：900~1500M；

SpindlierSpeed：30~50Krpm：FeedSpeed：30~50/s;FOL–WaferSaw晶圓切割WaferSawMa9FOL–OpticalInspection主要是針對WaferSaw之后在顯微鏡下進行Wafer的外觀檢查，是否有出現(xiàn)不良產(chǎn)品。ChippingDie

崩邊FOL–OpticalInspection主要是針對Wa10FOL–DieAttach芯片粘接WriteEpoxyDieAttachEpoxyCureEpoxyStorage：

零下50度存放；EpoxyAging：

使用之前回溫，除去氣泡；EpoxyWriting：

點銀漿于L/F的Pad上，Pattern可選；FOL–DieAttach芯片粘接WriteEpox11FOL–DieAttach芯片粘接芯片拾取過程：

1、EjectorPin從wafer下方的Mylar頂起芯片，使之便于

脫離藍膜；

2、Collect/Pickuphead從上方吸起芯片，完成從Wafer

到L/F的運輸過程；

3、Collect以一定的力將芯片Bond在點有銀漿的L/F

的Pad上，具體位置可控；

4、BondHeadResolution：

X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；

5、BondHeadSpeed：1.3m/s；FOL–DieAttach芯片粘接芯片拾取過程：

1、12FOL–DieAttach芯片粘接EpoxyWrite：

Coverage>75%;DieAttach：

Placement<0.05mm;FOL–DieAttach芯片粘接EpoxyWrit13DieBond

(DieAttach)上片BONDHEADSUBSTRATEEPOXYEPOXYCURE(DIEBONDCURE)FOL–DieAttach芯片粘接DieBond(DieAttach)BONDHEAD14FOL–EpoxyCure銀漿固化，檢驗銀漿固化：175°C，1個小時；

N2環(huán)境，防止氧化：DieShear（芯片剪切力）FOL–EpoxyCure銀漿固化，檢驗銀漿固化：Di15FOL–WireBonding引線焊接利用高純度的金線（Au）、銅線（Cu）或鋁線（Al）把Pad

和Lead通過焊接的方法連接起來。Pad是芯片上電路的外接

點，Lead是LeadFrame上的連接點。W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部工藝。FOL–WireBonding引線焊接利用高純度的金線16FOL–WireBonding引線焊接【GoldWire】焊接金線實現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物

理連接；金線采用的是99.99%的高純度金；同時，出于成本考慮，目前有采用銅

線和鋁線工藝的。銅鋁線優(yōu)點是成本降低，同時工藝難度加大，良率降低；線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；0.8mil，

1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；FOL–WireBonding引線焊接【GoldWi17FOL–WireBonding引線焊接KeyWords：Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個BondingTool，內(nèi)部為空心，中間穿上金線，并分別在芯片的Pad和LeadFrame的Lead上形成第一和第二焊點；EFO：打火桿。用于在形成第一焊點時的燒球。打火桿打火形成高溫，將外露于Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點（BondBall）；BondBall：第一焊點。指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接點，一般為一個球形；Wedge：第二焊點。指金線在Cap的作用下，在LeadFrame上形成的焊接點，一般為月牙形（或者魚尾形）；W/B四要素：壓力（Force）、超聲（USGPower）、時間（Time）、溫度（Temperature）；FOL–WireBonding引線焊接KeyWord18FOL–WireBonding引線焊接陶瓷的Capillary內(nèi)穿金線，并且在EFO的作用下，高溫?zé)?；金線在Cap施加的一定壓力和超聲的作用下，形成BondBall；金線在Cap施加的一定壓力作用下，形成Wedge；FOL–WireBonding引線焊接陶瓷的Capil19FOL–WireBonding引線焊接EFO打火桿在磁嘴前燒球Cap下降到芯片的Pad上，加Force和Power形成第一焊點Cap牽引金線上升Cap運動軌跡形成良好的WireLoopCap下降到LeadFrame形成焊接Cap側(cè)向劃開，將金線切斷，形成魚尾Cap上提，完成一次動作FOL–WireBonding引線焊接EFO打火桿在磁20FOL–WireBonding引線焊接WireBond的質(zhì)量控制：WirePull、StitchPull（金線頸部和尾部拉力）BallShear（金球推力）WireLoop（金線弧高）BallThickness（金球厚度）CraterTest（彈坑測試）Intermetallic（金屬間化合物測試）SizeThicknessFOL–WireBonding引線焊接WireBon21FOL–OpticalInspection檢查檢查DieAttach和WireBond之后有無各種廢品FOL–OpticalInspection檢查檢查Die22正常品正常品23MaterialProblemMaterialProblem24

Peeling1stBondFail(I)Peeling1stBondFail(I)25BallLift1stBondFail(II)

BallLiftBallLift1stBondFail(II)Ba26

NeckCrack1stBondFail(III)NeckCrack1stBondFail(III27OffCenter1stBondFail(IV)

OffCenterBallOffCenter1stBondFail(IV)O281stBondFail(V)SmashBallSmashBall1stBondFail(V)SmashBallSma29WithWeldWireCapillaryMarkMissingWeldWireBrokenLeadBondingWeldInspection：WeldDetectionWithWeldWireCapillaryMarkMis302ndBondFail(II)縫點脫落2ndBondFail(II)縫點脫落31

LoopingFail(WireShortI)WireShortLoopingFail(WireShortI)Wir32LoopingFail(WireShortII)LoopBaseBendWireShortLoopingFail(WireShortII)Loo33LoopingFail(WireShortIII)ExcessiveLoop

WireShortLoopingFail(WireShortIII)Ex34EOL–EndofLine后段工藝Molding注塑EOLLaserMark激光打字PMC高溫固化BallAttach植球Test測試Singulation切單

FVI終檢Packing包裝EOL–EndofLine后段工藝MoldingEOL35EOL–Molding（注塑）【MoldCompound】塑封料/環(huán)氧樹脂主要成分為：環(huán)氧樹脂及各種添加劑（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Die和金絲等包裹起來，提供物理和電氣保護，防止外界干擾；存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時；EOL–Molding（注塑）【MoldCompound36EOL–Molding（注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用EMC

把WireBonding完成后的產(chǎn)品封裝起

來的過程，并需要加熱硬化。BeforeMoldingAfterMoldingEOL–Molding（注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用37EOL–Molding（注塑）EMC（塑封料）為黑色/白色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會逐漸硬化，最終成型。Molding參數(shù)：

MoldingTemp：175~185°C；ClampPressure：3000~4000N；

TransferPressure：1000~1500Psi；TransferTime：5~15s；

CureTime：60~120s；TopchaseAirventBottomchaseCavitySubstratePlungerPotGateinsertRunnerCompoundBottomcullblockTopcullblockMolding

SIDEVIEW上頂式注塑EOL–Molding（注塑）EMC（塑封料）為黑色/白色38EOL–Molding（注塑）：下壓式注塑-基板置于模具Cavity中，模具合模。-塊狀EMC放入模具注澆口中-高溫下，EMC開始熔化，順著軌道流向Cavity中-從底部開始，逐漸覆蓋芯片-完全覆蓋包裹完畢，成型固化EOL–Molding（注塑）：下壓式注塑-基板置于模具C39EOL–Molding（注塑）常見之Molding缺陷充填不良(IncompleteFill)黏膜(Sticking)氣孔(Void/Blister)金線歪斜(WireSweep)晶片座偏移(PadShift)表面針孔(RoughSurfaceinPinHole)流痕(FlowMark)溢膠(ResinBleed)EOL–Molding（注塑）常見之Molding缺40EOL–PostMoldCure（模后固化）用于Molding后塑封料的固化，保護產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)部應(yīng)力。

CureTemp：175+/-5°C；CureTime：4—8HrsESPECOven4hrsEOL–PostMoldCure（模后固化）用于Mol41EOL–LaserMark（激光打字）在產(chǎn)品（Package）的正面或者背面激光刻字。內(nèi)容有：產(chǎn)品名稱，生產(chǎn)日期，生產(chǎn)批次等；BeforeAfterEOL–LaserMark（激光打字）在產(chǎn)品（Packa42EOL–BallAttach

植球植球前之產(chǎn)品植球完成之產(chǎn)品EOL–BallAttach植球植球前之產(chǎn)品植球完成43EOL–BallAttach

植球MOTOROLABGAMSA-250-APLUS植球機EOL–BallAttach植球MOTOROLAB44EOL–BallAttach

植球CONCEPTRONICHVC-155迴銲爐EOL–BallAttach植球CONCEPTRON45VACUUMBALLATTACHTOOLSOLDERBALLFLUXFLUXPRINTINGBALLATTACHREFLOWEOL–BallAttach

植球VACUUMBALLATTACHTOOLSOLDERB46BallREFLOW

參數(shù)EOL–BallAttach

植球BallREFLOW參數(shù)EOL–BallAttach47REFLOW

PROFILEEOL–BallAttach

植球REFLOWPROFILEEOL–BallAttac48EOL–Singulation將整條CLAER完畢之SUBSTRATE產(chǎn)品，切割成單顆的正式BGA產(chǎn)品SawSpindleEOL–Singulation將整條CLAER完畢之SU49EOL–SingulationASMBG-289

切割機：將整條CLAER完畢之SUBSTRATE產(chǎn)品，切割成單顆的正式BGA產(chǎn)品EOL–SingulationASMBG-289切割50EOL–Singulation切單前之產(chǎn)品切單完成之產(chǎn)品EOL–Singulation切單前之產(chǎn)品切單完成之產(chǎn)品51EOL–Test測試：根據(jù)測試程式檢測產(chǎn)品的功能、元器件的連接情況等EOL–Test測試：根據(jù)測試程式檢測產(chǎn)品的功能、元器52EOL–FinalVisualInspection（終檢）FinalVisualInspection-FVI在低倍放大鏡下，對產(chǎn)品外觀進行檢查。主要針對EOL工藝可能產(chǎn)生的廢品：例如Molding缺陷，切單缺陷和植球缺陷等；EOL–FinalVisualInspection（終53EOL–Packing包裝：按照一定的批次數(shù)量等裝箱出貨Ttay盤抽真空紙箱EOL–Packing包裝：按照一定的批次數(shù)量等裝箱出54TheEndThankYou！IntroductionofICAssemblyProcessTheEndIntroductionofICAsse55BGA封裝工藝簡介1BGA封裝工藝簡介156BGAPackage

StructureTOP/BottomVIEWSIDEVIEWBGAPackageStructureTOP/Bott57TypicalAssemblyProcessFlowFOL/前段EOL/中段Reflow/回流EOL/后段FinalTest/測試TypicalAssemblyProcessFlow58FOL–FrontofLine前段工藝BackGrinding磨片Wafer晶圓WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash晶圓清洗DieAttach芯片粘接EpoxyCure銀漿固化WireBond引線焊接Optical檢驗Optical檢驗EOLFOL–FrontofLine前段工藝BackWafe59FOL–FrontofLineWafer【W(wǎng)afer】晶圓……FOL–FrontofLineWafer【W(wǎng)af60FOL–BackGrinding背面減薄Taping粘膜BackGrinding磨片De-Taping去膠帶將從晶圓廠出來的Wafer進行背面研磨，來減薄晶圓達到

封裝需要的厚度（5mils~10mils）；磨片時，需要在正面（ActiveArea）貼膠帶保護電路區(qū)域

同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；FOL–BackGrinding背面減薄TapingBa61FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗目的：將晶圓粘貼在藍膜（Tape）上，使得即使被切割開后，不會散落；通過SawBlade將整片Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便后面的DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMountW62FOL–BackGrinding背面減薄FRAMETAPEWAFERFOL–BackGrinding背面減薄FRAMETAP63FOL–WaferSaw晶圓切割WaferSawMachineSawBlade(切割刀片)：LifeTime：900~1500M；

SpindlierSpeed：30~50Krpm：FeedSpeed：30~50/s;FOL–WaferSaw晶圓切割WaferSawMa64FOL–OpticalInspection主要是針對WaferSaw之后在顯微鏡下進行Wafer的外觀檢查，是否有出現(xiàn)不良產(chǎn)品。ChippingDie

崩邊FOL–OpticalInspection主要是針對Wa65FOL–DieAttach芯片粘接WriteEpoxyDieAttachEpoxyCureEpoxyStorage：

零下50度存放；EpoxyAging：

使用之前回溫，除去氣泡；EpoxyWriting：

點銀漿于L/F的Pad上，Pattern可選；FOL–DieAttach芯片粘接WriteEpox66FOL–DieAttach芯片粘接芯片拾取過程：

1、EjectorPin從wafer下方的Mylar頂起芯片，使之便于

脫離藍膜；

2、Collect/Pickuphead從上方吸起芯片，完成從Wafer

到L/F的運輸過程；

3、Collect以一定的力將芯片Bond在點有銀漿的L/F

的Pad上，具體位置可控；

4、BondHeadResolution：

X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；

5、BondHeadSpeed：1.3m/s；FOL–DieAttach芯片粘接芯片拾取過程：

1、67FOL–DieAttach芯片粘接EpoxyWrite：

Coverage>75%;DieAttach：

Placement<0.05mm;FOL–DieAttach芯片粘接EpoxyWrit68DieBond

(DieAttach)上片BONDHEADSUBSTRATEEPOXYEPOXYCURE(DIEBONDCURE)FOL–DieAttach芯片粘接DieBond(DieAttach)BONDHEAD69FOL–EpoxyCure銀漿固化，檢驗銀漿固化：175°C，1個小時；

N2環(huán)境，防止氧化：DieShear（芯片剪切力）FOL–EpoxyCure銀漿固化，檢驗銀漿固化：Di70FOL–WireBonding引線焊接利用高純度的金線（Au）、銅線（Cu）或鋁線（Al）把Pad

和Lead通過焊接的方法連接起來。Pad是芯片上電路的外接

點，Lead是LeadFrame上的連接點。W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部工藝。FOL–WireBonding引線焊接利用高純度的金線71FOL–WireBonding引線焊接【GoldWire】焊接金線實現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物

理連接；金線采用的是99.99%的高純度金；同時，出于成本考慮，目前有采用銅

線和鋁線工藝的。銅鋁線優(yōu)點是成本降低，同時工藝難度加大，良率降低；線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；0.8mil，

1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；FOL–WireBonding引線焊接【GoldWi72FOL–WireBonding引線焊接KeyWords：Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個BondingTool，內(nèi)部為空心，中間穿上金線，并分別在芯片的Pad和LeadFrame的Lead上形成第一和第二焊點；EFO：打火桿。用于在形成第一焊點時的燒球。打火桿打火形成高溫，將外露于Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點（BondBall）；BondBall：第一焊點。指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接點，一般為一個球形；Wedge：第二焊點。指金線在Cap的作用下，在LeadFrame上形成的焊接點，一般為月牙形（或者魚尾形）；W/B四要素：壓力（Force）、超聲（USGPower）、時間（Time）、溫度（Temperature）；FOL–WireBonding引線焊接KeyWord73FOL–WireBonding引線焊接陶瓷的Capillary內(nèi)穿金線，并且在EFO的作用下，高溫?zé)?；金線在Cap施加的一定壓力和超聲的作用下，形成BondBall；金線在Cap施加的一定壓力作用下，形成Wedge；FOL–WireBonding引線焊接陶瓷的Capil74FOL–WireBonding引線焊接EFO打火桿在磁嘴前燒球Cap下降到芯片的Pad上，加Force和Power形成第一焊點Cap牽引金線上升Cap運動軌跡形成良好的WireLoopCap下降到LeadFrame形成焊接Cap側(cè)向劃開，將金線切斷，形成魚尾Cap上提，完成一次動作FOL–WireBonding引線焊接EFO打火桿在磁75FOL–WireBonding引線焊接WireBond的質(zhì)量控制：WirePull、StitchPull（金線頸部和尾部拉力）BallShear（金球推力）WireLoop（金線弧高）BallThickness（金球厚度）CraterTest（彈坑測試）Intermetallic（金屬間化合物測試）SizeThicknessFOL–WireBonding引線焊接WireBon76FOL–OpticalInspection檢查檢查DieAttach和WireBond之后有無各種廢品FOL–OpticalInspection檢查檢查Die77正常品正常品78MaterialProblemMaterialProblem79

Peeling1stBondFail(I)Peeling1stBondFail(I)80BallLift1stBondFail(II)

BallLiftBallLift1stBondFail(II)Ba81

NeckCrack1stBondFail(III)NeckCrack1stBondFail(III82OffCenter1stBondFail(IV)

OffCenterBallOffCenter1stBondFail(IV)O831stBondFail(V)SmashBallSmashBall1stBondFail(V)SmashBallSma84WithWeldWireCapillaryMarkMissingWeldWireBrokenLeadBondingWeldInspection：WeldDetectionWithWeldWireCapillaryMarkMis852ndBondFail(II)縫點脫落2ndBondFail(II)縫點脫落86

LoopingFail(WireShortI)WireShortLoopingFail(WireShortI)Wir87LoopingFail(WireShortII)LoopBaseBendWireShortLoopingFail(WireShortII)Loo88LoopingFail(WireShortIII)ExcessiveLoop

WireShortLoopingFail(WireShortIII)Ex89EOL–EndofLine后段工藝Molding注塑EOLLaserMark激光打字PMC高溫固化BallAttach植球Test測試Singulation切單

FVI終檢Packing包裝EOL–EndofLine后段工藝MoldingEOL90EOL–Molding（注塑）【MoldCompound】塑封料/環(huán)氧樹脂主要成分為：環(huán)氧樹脂及各種添加劑（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Die和金絲等包裹起來，提供物理和電氣保護，防止外界干擾；存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時；EOL–Molding（注塑）【MoldCompound91EOL–Molding（注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用EMC

把WireBonding完成后的產(chǎn)品封裝起

來的過程，并需要加熱硬化。BeforeMoldingAfterMoldingEOL–Molding（注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用92EOL–Molding（注塑）EMC（塑封料）為黑色/白色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會逐漸硬化，最終成型。Molding參數(shù)：

MoldingTemp：175~185°C；ClampPressure：3000~4000N；

TransferPressure：1000~1500Psi；TransferTime：5~15s；

CureTime：60~120s；TopchaseAirventBottomchaseCavitySubstratePlungerPotGateinsertRunnerCompoundBottomcullblockTopcullblockMolding

SIDEVIEW上頂式注塑EOL–Molding（注塑）EMC（塑封料）為黑色/白色93EOL–Molding（注塑）：下壓式注塑-基板置于模具Cavity中，模具合模。-塊狀EMC放入模具注澆口中-高溫下，EMC開始熔化，順著軌道流向Cavity中-從底部開始，逐漸覆蓋芯片-完全覆蓋包裹完畢，成型固化EOL–Molding（注塑）：下壓式注塑-基板置于模具C94EOL–Molding（注塑）常見之Molding缺陷充填不良(IncompleteFill)黏膜(Sticking)氣孔(Void/Blister)金線歪斜(WireSweep)晶片座偏移(PadShift)表面針孔(RoughSurfaceinPinHole)流痕(FlowMark)溢膠(ResinBleed)EOL–Molding（注塑）常見之Molding缺95EOL–PostM