IC封裝工藝簡(jiǎn)介 2

IntroductionofICAssemblyProcess

IC封裝工藝簡(jiǎn)介IntroductionofICAssemblyProcess一、概念

半導(dǎo)體芯片封裝是指利用膜技術(shù)及細(xì)微加工技術(shù)，將芯片及其他要素在框架或基板上布局、粘貼固定及連接，引出接線端子并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。此概念為狹義的封裝定義。更廣義的封裝是指封裝工程，將封裝體與基板連接固定，裝配成完整的系統(tǒng)或電子設(shè)備，并確保整個(gè)系統(tǒng)綜合性能的工程。將前面的兩個(gè)定義結(jié)合起來(lái)構(gòu)成廣義的封裝概念。半導(dǎo)體封裝的目的及作用

第一，保護(hù)：半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)車間都有非常嚴(yán)格的生產(chǎn)條件控制，恒定的溫度（230±3℃）、恒定的濕度（50±10%）、嚴(yán)格的空氣塵埃顆粒度控制（一般介于1K到10K）及嚴(yán)格的靜電保護(hù)措施，裸露的裝芯片只有在這種嚴(yán)格的環(huán)境控制下才不會(huì)失效。但是，我們所生活的周圍環(huán)境完全不可能具備這種條件，低溫可能會(huì)有-40℃、高溫可能會(huì)有60℃、濕度可能達(dá)到100%，如果是汽車產(chǎn)品，其工作溫度可能高達(dá)120℃以上，為了要保護(hù)芯片，所以我們需要封裝。第二，支撐：支撐有兩個(gè)作用，一是支撐芯片，將芯片固定好便于電路的連接，二是封裝完成以后，形成一定的外形以支撐整個(gè)器件、使得整個(gè)器件不易損壞。半導(dǎo)體封裝的目的及作用第三，連接：連接的作用是將芯片的電極和外界的電路連通。引腳用于和外界電路連通，金線則將引腳和芯片的電路連接起來(lái)。載片臺(tái)用于承載芯片，環(huán)氧樹脂粘合劑用于將芯片粘貼在載片臺(tái)上，引腳用于支撐整個(gè)器件，而塑封體則起到固定及保護(hù)作用。第四，可靠性：任何封裝都需要形成一定的可靠性，這是整個(gè)封裝工藝中最重要的衡量指標(biāo)。原始的芯片離開特定的生存環(huán)境后就會(huì)損毀，需要封裝。芯片的工作壽命，主要決于對(duì)封裝材料和封裝工藝的選擇。ICProcessFlowCustomer客戶ICDesignIC設(shè)計(jì)WaferFab晶圓制造WaferProbe晶圓測(cè)試Assembly&TestIC封裝測(cè)試SMTIC組裝ICPackage（IC的封裝形式）Package--封裝體：指芯片（Die）和不同類型的框架（L/F）和塑封料（EMC）形成的不同外形的封裝體。ICPackage種類很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類：按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝按照和PCB板連接方式分為：PTH封裝和SMT封裝按照封裝外型可分為：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；ICPackage（IC的封裝形式）

按封裝材料劃分為：

金屬封裝陶瓷封裝塑料封裝金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品；陶瓷封裝優(yōu)于金屬封裝，也用于軍事產(chǎn)品，占少量商業(yè)化市場(chǎng)；塑料封裝用于消費(fèi)電子，因?yàn)槠涑杀镜?，工藝?jiǎn)單，可靠性高而占有絕大部分的市場(chǎng)份額；ICPackage（IC的封裝形式）按與PCB板的連接方式劃分為：

PTHSMTPTH-PinThroughHole,通孔式；SMT-SurfaceMountTechnology，表面貼裝式。目前市面上大部分IC均采為SMT式的SMTICPackage（IC的封裝形式）按封裝外型可分為：SOT、QFN

、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等；決定封裝形式的兩個(gè)關(guān)鍵因素:封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近1:1；引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級(jí)，但是工藝難度也相應(yīng)增加；其中，CSP由于采用了FlipChip技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了

芯片面積/封裝面積=1:1，為目前最高級(jí)的技術(shù)；封裝形式和工藝逐步高級(jí)和復(fù)雜ICPackage（IC的封裝形式）

QFN—QuadFlatNo-leadPackage四方無(wú)引腳扁平封裝SOIC—SmallOutlineIC小外形IC封裝TSSOP—ThinSmallShrinkOutlinePackage薄小外形封裝QFP—QuadFlatPackage四方引腳扁平式封裝BGA—BallGridArrayPackage球柵陣列式封裝CSP—ChipScalePackage芯片尺寸級(jí)封裝ICPackageStructure（IC結(jié)構(gòu)圖圖）TOPVIEWSIDEVIEWLeadFrame引線框框架GoldWire金線線DiePad芯片焊焊盤Epoxy銀漿MoldCompound塑封料料RawMaterialinAssembly(封裝原原材料料)【W(wǎng)afer】】晶圓晶圓是是指硅硅半導(dǎo)導(dǎo)體集集成電電路制制作所所用的的硅晶晶片，，由于于其形形狀為為圓形形，故故稱為為晶圓圓；在在硅晶晶片上上可加加工制制作成成各種種電路路元件件結(jié)構(gòu)構(gòu)，而而成為為有特特定電電性功功能之之IC產(chǎn)品。。RawMaterialinAssembly(封裝原原材料料)【LeadFrame】引線框框架提供電電路連連接和和Die的固定定作用用；主要材材料為為銅，，會(huì)在在上面面進(jìn)行行鍍銀銀、NiPdAu等材料；L/F的制程有Etch和Stamp兩種；易氧化，存存放于氮?dú)鈿夤裰校瑵駶穸刃∮谟?0%RH;除了BGA和CSP外，其他Package都會(huì)采用LeadFrame，BGA采用的是Substrate；RawMaterialinAssembly(封裝原材料料)【GoldWire】焊接金線實(shí)現(xiàn)芯片和和外部引線線框架的電電性和物理理連接；金線采用的的是99.99%的高純度金金；同時(shí)，出于于成本考慮慮，目前有有采用銅線線和鋁線工工藝的。優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是成本本降低，同同時(shí)時(shí)工藝難度度加大，良良率降低；；線徑?jīng)Q定可可傳導(dǎo)的電電流；0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；RawMaterialinAssembly(封裝原材料料)【MoldCompound】塑封料/環(huán)氧樹脂主要成分為為：環(huán)氧樹樹脂及各種種添加劑（（固化劑，，改性劑，，脫模模劑，，染色劑，，阻燃劑等等）；主要功能為為：在熔融融狀態(tài)下將將Die和LeadFrame包裹起來(lái)，，提提供物理理和電氣保保護(hù)，防止止外界干擾擾；存放條件：：零下5°保存，常溫溫下需回溫溫24小時(shí)；RawMaterialinAssembly(封裝原材料料)成分為環(huán)氧氧樹脂填充充金屬粉末末（Ag）；有三個(gè)作用用：將Die固定在DiePad上；散散熱熱作用，導(dǎo)導(dǎo)電作用；；-50°以下存放，，使用之前前回溫24小時(shí)；【Epoxy】銀漿---環(huán)氧樹脂TypicalAssemblyProcessFlowFOL/前段EOL/中段Plating/電鍍EOL/后段FinalTest/測(cè)試FOL–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2ndOptical第二道光檢檢3rdOptical第三道光檢檢EOLFOL–BackGrinding磨片Taping粘膠帶BackGrinding磨片De-Taping去膠帶將從晶圓廠廠出來(lái)的Wafer晶圓進(jìn)行背背面研磨，，來(lái)減薄晶晶圓達(dá)達(dá)到封封裝需要的的厚度（8mils~10mils）；磨片時(shí)，需需要在正面面（ActiveArea）貼膠帶保保護(hù)電路區(qū)區(qū)域同同時(shí)研磨背背面。研磨磨之后，去去除膠帶，，測(cè)量厚度度；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗將晶圓粘貼貼在藍(lán)膜（（Mylar）上，使得得即使被切切割開后，，不會(huì)散落落；通過(guò)SawBlade將整片Wafer切割成一個(gè)個(gè)個(gè)獨(dú)立的的Dice，方便后面面的DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時(shí)候產(chǎn)生的的各種粉塵塵，清潔Wafer；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferSawMachineSawBlade(切割刀片)：LifeTime：900~1500M；SpindlierSpeed：30~50Krpm：FeedSpeed：30~50/s;FOL–2ndOpticalInspection二光檢查主要是針對(duì)對(duì)WaferSaw之后在顯微微鏡下進(jìn)行行Wafer的外觀檢查查，是否有有出現(xiàn)廢品品。ChippingDie崩邊FOL–DieAttach芯片粘接WriteEpoxy點(diǎn)環(huán)氧樹脂脂DieAttach芯片粘接EpoxyCure環(huán)氧樹脂固固化EpoxyStorage：

零下50度存放；使用之前回回溫，除去去氣泡；EpoxyWriting：

點(diǎn)銀漿漿于L/F的Pad上，Pattern可選；第一步：頂頂針從藍(lán)膜膜下面將芯芯片往上頂頂、同時(shí)真真空吸嘴將將芯片往上上吸，將芯芯片與膜藍(lán)藍(lán)脫離。FOL–DieAttach芯片粘接第二步：將將液態(tài)環(huán)氧氧樹脂涂到到引線框架架的臺(tái)載片片臺(tái)上。FOL–DieAttach芯片粘接第三步：將將芯片粘貼貼到涂好環(huán)環(huán)氧樹脂的的引線框架架上。FOL–DieAttach芯片粘接FOL–EpoxyCure環(huán)氧樹脂固化環(huán)氧樹脂固固化：-175°°C，1個(gè)小時(shí)；N2環(huán)境，防止止氧化：DieAttach質(zhì)量檢查：：DieShear（芯片剪切切力）FOL–WireBonding引線焊接利用高純度度的金線（（Au）、銅線線（Cu）或鋁線（（Al）把Pad和引線通過(guò)過(guò)焊接的方方法連接起起來(lái)。Pad是芯片上電電路的外接接點(diǎn)，引線線是引線框框架上的連連接點(diǎn)。。引線焊接是是封裝工藝藝中最為關(guān)關(guān)鍵的一部部工藝。FOL–WireBonding引線焊接KeyWords：Capillary：陶瓷劈刀。。W/B工藝中最核心心的一個(gè)BondingTool，內(nèi)部為空心心，中間穿上上金線，并分分別在芯片的的Pad和引線框架的引線上形成成第一和第二二焊點(diǎn)；EFO：打火桿。用用于在形成第第一焊點(diǎn)時(shí)的的燒球。打火火桿打火形成成高溫，將外外露于Capillary前端的金線高高溫熔化成球球形，以便在在Pad上形成第一焊焊點(diǎn)（BondBall）；BondBall：第一一焊點(diǎn)點(diǎn)。指指金線線在Cap的作用用下，，在Pad上形形成成的的焊焊接接點(diǎn)點(diǎn)，，一一般般為為一一個(gè)個(gè)球球形形；；Wedge：第第二二焊焊點(diǎn)點(diǎn)。。指指金金線線在在Cap的作作用用下下，，在在LeadFrame上形形成成的的焊焊接接點(diǎn)點(diǎn)，，一一般般為為月月牙牙形形（（或或者者魚魚尾尾形形））；；W/B四要要素素：：壓壓力力（（Force）、、超超聲聲（（USGPower）、、時(shí)時(shí)間間（（Time）、、溫溫度度（（Temperature）；；FOL––WireBonding引線線焊焊接接EFO打火火桿桿在在磁磁嘴嘴前前燒燒球球Cap下降降到到芯芯片片的的Pad上，，加加Force和Power形成成第第一一焊焊點(diǎn)點(diǎn)Cap牽引引金金線線上上升升Cap運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡形形成成良良好好的的WireLoopCap下降降到到LeadFrame形成成焊焊接接Cap側(cè)向向劃劃開開，，將將金金線線切切斷斷，，形形成成魚魚尾尾Cap上提提，，完完成成一一次次動(dòng)動(dòng)作作FOL––WireBonding引線線焊焊接接WireBond的質(zhì)質(zhì)量量控控制制：：WirePull、StitchPull（金線頸頸部和尾尾部拉力力）BallShear（金球推推力）WireLoop（金線弧弧高）BallThickness（金球厚厚度）CraterTest（彈坑測(cè)測(cè)試）Intermetallic（金屬間間化合物物測(cè)試））SizeThicknessFOL––3rdOpticalInspection三光檢查查檢查DieAttach和WireBond之后有無(wú)無(wú)各種廢廢品EOL––EndofLine后段工藝藝Molding注塑EOLLaserMark激光打字字PMC高溫固化化De-flash/Plating去溢料/電鍍Trim/Form切筋/成型4thOptical第四道光光檢Annealing電鍍退退火EOL–Molding（注塑塑）為了防防止外外部環(huán)環(huán)境的的沖擊擊，利利用塑塑封料料把引線線鍵合合完成成后的的產(chǎn)品品封裝裝起來(lái)來(lái)的的過(guò)程程，并并需要要加熱熱硬化化。BeforeMoldingAfterMoldingEOL–Molding（注塑塑）MoldingTool（模具具）EMC（塑封封料））為黑黑色塊塊狀，，低溫溫存儲(chǔ)儲(chǔ)，使使用前前需先先回溫溫。其其特性性為：：在高高溫下下先處處于熔熔融狀狀態(tài)，，然后后會(huì)逐逐漸硬硬化，，最終終成型型。Molding參數(shù)：：MoldingTemp：175~185°C；ClampPressure：3000~4000N；TransferPressure：1000~1500Psi；TransferTime：5~15s；CureTime：60~120s；CavityL/FL/FEOL–Molding（注塑）MoldingCycle-塊狀塑封料料放入模具具孔中-高溫下，塑塑封料開始始熔化，順順著軌道流流向孔穴中中-從底部開始始，逐漸覆覆蓋芯片-完全覆蓋包包裹完畢，，成型固化化EOL–LaserMark（激光打字字）在產(chǎn)品（Package）的正面或或者背面激激光刻字。。內(nèi)容有：：產(chǎn)品名稱稱，生產(chǎn)日日期，生產(chǎn)產(chǎn)批次等；；BeforeAfterEOL–PostMoldCure（模后固化化）用于Molding后塑封料的的固化，保保護(hù)IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，，消除內(nèi)部部應(yīng)力。CureTemp：175+/-5°C；CureTime：8HrsESPECOven4hrsEOL–De-flash（去溢料））BeforeAfter目的：去溢料的目的在于于去除模具具后在管體體周圍引線線之間多多余余的溢料；；

方法：：弱酸浸泡泡，高壓水水沖洗；EOL–Plating（電鍍）BeforePlatingAfterPlating利用金屬和和化學(xué)的方方法，在引引線框架的的表面鍍鍍上一層層鍍層，以以防止外界界環(huán)境的影影響（潮濕濕和和熱熱）。并且且使元器件件在PCB板上容易焊焊接及提提高導(dǎo)電電性。電鍍一般有兩兩種類型：Pb-Free：無(wú)鉛電鍍，，采用的是>99.95%的高純度度的的錫（Tin），為目前普普遍采用的技技術(shù)，符合Rohs的要求；Tin-Lead：鉛錫合金。。Tin占85%，Lead占15%，由于不符合合Rohs，目前基本被被淘汰；EOL–PostAnnealingBake（電鍍退火））目的：讓無(wú)無(wú)鉛電鍍后的的產(chǎn)品在高溫溫下烘烤一段段時(shí)間，目的的在于消消除電鍍層層潛在的晶須須生長(zhǎng)的問(wèn)題題;條件：150+/-5C;2Hrs；晶須晶須，是指錫錫在長(zhǎng)時(shí)間的的潮濕環(huán)境和和溫度變化環(huán)環(huán)境下生長(zhǎng)出出的一種須狀狀晶體，可能能導(dǎo)致產(chǎn)品引引腳的短路。EOL–Trim&Form（切筋成型））Trim：將一條片的的引線框架切切割成單獨(dú)的的Unit（IC）的過(guò)程；Form：對(duì)切筋后的的IC產(chǎn)品進(jìn)行引腳腳成型，達(dá)到到工藝需要求求的形狀，并并放放置進(jìn)Tube或者Tray盤中；EOL–Trim&Form（切筋成型））CuttingTool&FormingPunchCuttingDieStripperPadFormingDie1234EOL–FinalVisualInspection（第四道光檢檢）FinalVisualInspection-FVI在低倍放大鏡鏡下，對(duì)產(chǎn)品品外觀進(jìn)行檢檢查。主要針針對(duì)EOL工藝可能產(chǎn)生生的廢品：例例如Molding缺陷，電鍍?nèi)比毕莺蚑rim/Form缺陷等；TheEndThankYou！IntroductionofICAssemblyProcess9、靜夜四無(wú)無(wú)鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。22:10:5922:10:5922:1012/7/202210:10:59PM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2222:10:5922:10Dec-2207-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。22:10:5922:10:5922:10Wednesday,December7,202213、乍見翻疑夢(mèng)夢(mèng)，相悲各問(wèn)問(wèn)年。。12月-2212月-2222:10:5922:10:59December7,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國(guó)見青青山。。07十二月月202210:10:59下午午22:10:5912月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月2210:10下下午午12月月-2222:10December7,202216、行行動(dòng)動(dòng)出出成成果果，，工工作作出出財(cái)財(cái)富富。。。。2022/12/722:10:5922:10:5907December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。10:10:59下下午10:10下下午22:10:5912月-229、沒(méi)有有失敗敗，只只有暫暫時(shí)停停止成成功?。?。12月月-2212月月-22Wednesday,December7,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒(méi)有有。。。22:10:5922:10:5922:1012/7/202210:10:59PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。12月-2222:10:5922:10Dec-2207-Dec-2212、世世間間成成事事，，不不求求其其絕絕對(duì)對(duì)圓圓滿滿，，留留一一份份不不足足，，可可得得無(wú)無(wú)限限完完美美。。。。22:10:5922:10:5922:10Wednesday,December7,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2222:10:5922:10:59December7,202214、意志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。07十十二月202210:10:59下下午22:10:5912月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月22