IC芯片封裝流程學(xué)習(xí)課程

1、FOL Back Grinding背面減薄背面減薄Taping粘膠帶粘膠帶BackGrinding磨片磨片De-Taping去膠帶去膠帶將從晶圓廠出來的將從晶圓廠出來的Wafer進(jìn)行背面研磨，來減薄晶圓達(dá)到進(jìn)行背面研磨，來減薄晶圓達(dá)到 封裝需要的厚度（封裝需要的厚度（8mils10mils）；）；磨片時，需要在正面（磨片時，需要在正面（Active Area）貼膠帶保護(hù)電路區(qū)域）貼膠帶保護(hù)電路區(qū)域 同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；第1頁/共43頁第一頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Wafer Saw晶圓切割晶圓切割Wafer Mo

2、unt晶圓安裝晶圓安裝Wafer Saw晶圓切割晶圓切割Wafer Wash清洗清洗將晶圓粘貼在藍(lán)膜（將晶圓粘貼在藍(lán)膜（Mylar）上，使得即使被切割開后，不會散落；）上，使得即使被切割開后，不會散落；通過通過Saw Blade將整片將整片Wafer切割成一個個獨立的切割成一個個獨立的Dice，方便后面的，方便后面的 Die Attach等工序；等工序；Wafer Wash主要清洗主要清洗Saw時候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔時候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer；第2頁/共43頁第二頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Wafer Saw晶圓切割晶圓切割Wafer Saw MachineSaw Bla

3、de(切割刀片切割刀片)：Life Time：9001500M；Spindlier Speed：3050K rpm：Feed Speed：3050/s;第3頁/共43頁第三頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL 2nd Optical Inspection二光檢查二光檢查主要是針對主要是針對Wafer Saw之后在顯微鏡下進(jìn)行之后在顯微鏡下進(jìn)行Wafer的外觀檢查，是否有出現(xiàn)的外觀檢查，是否有出現(xiàn)廢品廢品。Chipping Die 崩崩 邊邊第4頁/共43頁第四頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Die Attach 芯片粘接芯片粘接Write Epoxy點銀漿點銀漿Die Attach芯

4、片粘接芯片粘接Epoxy Cure銀漿固化銀漿固化Epoxy Storage：零下零下50度存放；度存放；Epoxy Aging：使用之前回溫，除去使用之前回溫，除去氣泡；氣泡；Epoxy Writing：點銀漿于點銀漿于L/F的的Pad上，上，Pattern可選可選；第5頁/共43頁第五頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Die Attach 芯片粘接芯片粘接芯片拾取過程：芯片拾取過程：1、Ejector Pin從從wafer下方的下方的Mylar頂起芯片，使之便于頂起芯片，使之便于 脫離藍(lán)膜；脫離藍(lán)膜；2、Collect/Pick up head從上方吸起芯片，完成從從上方吸起芯片，完

5、成從Wafer 到到L/F的運輸過程；的運輸過程；3、Collect以一定的力將芯片以一定的力將芯片Bond在點有銀漿的在點有銀漿的L/F 的的Pad上，具體位置可控；上，具體位置可控；4、Bond Head Resolution： X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；5、Bond Head Speed：1.3m/s；第6頁/共43頁第六頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Die Attach 芯片粘接芯片粘接Epoxy Write：Coverage 75%;Die Attach：Placement99.95%的高純的高純 度的錫（度的錫（Tin），為目前普遍采用的技術(shù)，符合

6、），為目前普遍采用的技術(shù)，符合 Rohs的要求；的要求； Tin-Lead：鉛錫合金。：鉛錫合金。Tin占占85%，Lead占占 15%，由于不符合，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰；，目前基本被淘汰；第23頁/共43頁第二十三頁，編輯于星期六：一點 十五分。EOL Post Annealing Bake（電鍍退火）（電鍍退火）目的：目的： 讓無鉛電鍍后的產(chǎn)品在高溫下烘烤一段時間，目的在于讓無鉛電鍍后的產(chǎn)品在高溫下烘烤一段時間，目的在于 消除電鍍層潛在的晶須生長（消除電鍍層潛在的晶須生長（Whisker Growth）的問題）的問題;條件：條件： 150+/-5C; 2Hrs；晶須晶須晶須，

7、又叫晶須，又叫Whisker，是指錫在長時間的，是指錫在長時間的潮濕環(huán)境和溫度變化潮濕環(huán)境和溫度變化環(huán)境下生長出的一種環(huán)境下生長出的一種須狀晶體，可能導(dǎo)致須狀晶體，可能導(dǎo)致產(chǎn)品引腳的短路產(chǎn)品引腳的短路。第24頁/共43頁第二十四頁，編輯于星期六：一點 十五分。EOL Trim&Form（切筋成型）（切筋成型）Trim：將一條片的：將一條片的Lead Frame切割成單獨的切割成單獨的Unit（IC）的過程；）的過程；Form：對：對Trim后的后的IC產(chǎn)品進(jìn)行引腳成型，達(dá)到工藝需要求的形狀，產(chǎn)品進(jìn)行引腳成型，達(dá)到工藝需要求的形狀， 并放置進(jìn)并放置進(jìn)Tube或者或者Tray盤中；盤中；第

8、25頁/共43頁第二十五頁，編輯于星期六：一點 十五分。EOL Trim&Form（切筋成型）（切筋成型）Cutting Tool&Forming PunchCutting DieStripper PadForming Die1234第26頁/共43頁第二十六頁，編輯于星期六：一點 十五分。EOL Final Visual Inspection（第四道光檢）（第四道光檢）Final Visual Inspection-FVI在低倍放大鏡下，對產(chǎn)品外觀進(jìn)行在低倍放大鏡下，對產(chǎn)品外觀進(jìn)行檢查。主要針對檢查。主要針對EOL工藝可能產(chǎn)工藝可能產(chǎn)生的廢品：例如生的廢品：例如Molding

9、缺陷，缺陷，電鍍?nèi)毕莺碗婂內(nèi)毕莺蚑rim/Form缺陷等；缺陷等；第27頁/共43頁第二十七頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Process FlowCustomer客客 戶戶IC DesignIC設(shè)計設(shè)計Wafer Fab晶圓制造晶圓制造Wafer Probe晶圓測試晶圓測試Assembly& TestIC 封裝測試封裝測試SMTIC組裝組裝第28頁/共43頁第二十八頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package （IC的封裝形式）的封裝形式）Package-封裝體：封裝體：指芯片（指芯片（Die）和不同類型的框架（）和不同類型的框架（L/F）和塑封料（）和塑封料（EMC）

10、形）形成的不同外形的封裝體。成的不同外形的封裝體。IC Package種類很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類：種類很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類： 按封裝材料劃分為：按封裝材料劃分為： 金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝 按照和按照和PCB板連接方式分為：板連接方式分為： PTH封裝和封裝和SMT封裝封裝 按照封裝外型可分為：按照封裝外型可分為： SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；等；第29頁/共43頁第二十九頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package （IC的封裝形式）的封裝形式） 按封裝材料劃分為：按封裝材料劃分為： 金屬封裝陶瓷封裝 塑料封裝

11、金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無商金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無商業(yè)化產(chǎn)品；業(yè)化產(chǎn)品；陶瓷封裝優(yōu)于金屬封裝，也用于軍事產(chǎn)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；品，占少量商業(yè)化市場；塑料封裝用于消費電子，因為其成本低，工藝塑料封裝用于消費電子，因為其成本低，工藝簡單，可靠性高而占有絕大部分的市場份額；簡單，可靠性高而占有絕大部分的市場份額；第30頁/共43頁第三十頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package （IC的封裝形式）的封裝形式） 按與按與PCB板的連接方式劃分為：板的連接方式劃分為： PTHSMTPTH-Pin Through Hole, 通孔式；通孔式

12、；SMT-Surface Mount Technology，表面貼裝式。，表面貼裝式。目前市面上大部分目前市面上大部分IC均采為均采為SMT式的式的SMT第31頁/共43頁第三十一頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package （IC的封裝形式）的封裝形式） 按封裝外型可分為：按封裝外型可分為： SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等；等； 決定封裝形式的兩個關(guān)鍵因素決定封裝形式的兩個關(guān)鍵因素: 封裝效率。芯片面積封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近封裝面積，盡量接近1:1； 引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級，但是工藝難度也相應(yīng)增加；引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級，但

13、是工藝難度也相應(yīng)增加； 其中，其中，CSP由于采用了由于采用了Flip Chip技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了 芯片面積芯片面積/封裝面積封裝面積=1:1，為目前最高級的技術(shù)；，為目前最高級的技術(shù)；封裝形式和工藝逐步高級和復(fù)雜封裝形式和工藝逐步高級和復(fù)雜第32頁/共43頁第三十二頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package （IC的封裝形式）的封裝形式） QFNQuad Flat No-lead Package 四方無引腳扁平封裝四方無引腳扁平封裝 SOICSmall Outline IC 小外形小外形IC封裝封裝 TSSOPThin Small Shrink Outli

14、ne Package 薄小外形封裝薄小外形封裝 QFPQuad Flat Package 四方引腳扁平式封裝四方引腳扁平式封裝 BGABall Grid Array Package 球柵陣列式封裝球柵陣列式封裝 CSPChip Scale Package 芯片尺寸級封裝芯片尺寸級封裝 第33頁/共43頁第三十三頁，編輯于星期六：一點 十五分。IC Package Structure（IC結(jié)構(gòu)圖）結(jié)構(gòu)圖）TOP VIEWSIDE VIEWLead Frame 引線框架引線框架Gold Wire 金金 線線Die Pad 芯片焊盤芯片焊盤Epoxy 銀漿銀漿Mold Compound 環(huán)環(huán)氧樹脂氧

15、樹脂第34頁/共43頁第三十四頁，編輯于星期六：一點 十五分。Raw Material in Assembly(封裝原材料封裝原材料)【W(wǎng)afer】晶圓晶圓第35頁/共43頁第三十五頁，編輯于星期六：一點 十五分。Raw Material in Assembly(封裝原材料封裝原材料)【Lead Frame】引線框架引線框架提供電路連接和提供電路連接和Die的固定作用；的固定作用；主要材料為銅，會在上面進(jìn)行鍍銀、主要材料為銅，會在上面進(jìn)行鍍銀、 NiPdAu等材料；等材料；L/F的制程有的制程有Etch和和Stamp兩種；兩種；易氧化，存放于氮氣柜中，濕度小易氧化，存放于氮氣柜中，濕度小 于于

16、40%RH;除了除了BGA和和CSP外，其他外，其他Package都會采用都會采用Lead Frame， BGA采用的是采用的是Substrate；第36頁/共43頁第三十六頁，編輯于星期六：一點 十五分。Raw Material in Assembly(封裝原材料封裝原材料)【Gold Wire】焊接金線焊接金線實現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物實現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物 理連接；理連接；金線采用的是金線采用的是99.99%的高純度金；的高純度金；同時，出于成本考慮，目前有采用銅同時，出于成本考慮，目前有采用銅 線和鋁線工藝的。優(yōu)點是成本降低，線和鋁線工藝的。優(yōu)點是成本降低， 同時工藝難

17、度加大，良率降低；同時工藝難度加大，良率降低；線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和和2.0mils；第37頁/共43頁第三十七頁，編輯于星期六：一點 十五分。Raw Material in Assembly(封裝原材料封裝原材料)【Mold Compound】塑封料塑封料/環(huán)氧樹脂環(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）；模劑，染色劑，阻燃劑等）；主要功能為：在熔融狀態(tài)下將主要功能為：在熔融狀態(tài)下將Die和和Lead Frame

18、包裹起來，包裹起來， 提供物理和電氣保護(hù)，防止外界干擾；提供物理和電氣保護(hù)，防止外界干擾；存放條件：零下存放條件：零下5保存，常溫下需回溫保存，常溫下需回溫24小時；小時；第38頁/共43頁第三十八頁，編輯于星期六：一點 十五分。Raw Material in Assembly(封裝原材料封裝原材料)成分為環(huán)氧樹脂填充金屬粉末（成分為環(huán)氧樹脂填充金屬粉末（Ag）；）；有三個作用：將有三個作用：將Die固定在固定在Die Pad上；上； 散熱作用，導(dǎo)電作用；散熱作用，導(dǎo)電作用；-50以下存放，使用之前回溫以下存放，使用之前回溫24小時小時；【Epoxy】銀漿銀漿第39頁/共43頁第三十九頁，編輯于星期六：一點 十五分。Typical Assembly Process FlowFOL/前段前段EOL/中段中段Plating/電鍍電鍍EOL/后段后段Final Test/測試測試第40頁/共43頁第四十頁，編輯于星期六：一點 十五分。FOL Front of Line前段