封装工艺介绍优秀课件

1、Package process introductionPresenter: GanJun Luo2019/08/15Page 2Purpose and OutlinePurpose:Share package process introductionOut line:The purpose of chip packagingProcess flowPage 3The purpose of chip packagingThe purpose of chip packaging:The IC dies on the wafer are separated for die attach, conn

2、ect external pins by wire bonding, then do molding to protect electronic packaging devices from environmental pollution (moisture, temperature, pollutants, etc.); protect the chip from mechanical impact; provide structural support; provide electrical insulation support. It is easily connected to the

3、 PCB board.Page 4Process flowBeforeAfterLaser MarkingLaser Marking FOL(Front of Line)EOL(End of Line)Page 5Wafer GrindingPurpose:Make the wafer to suitable thickness for the package MachineDisco(DFG8540)MaterialUV TapeControlDI Wafer ResistivityVacuum PressureCheckWafer RoughnessWafer WarpageWafer T

4、hicknessVisual InspectionPage 6Wafer MountPurpose:Combine the wafer with Dicing tape onto the frame for die sawingPage 7Wafer SawPurpose:Make the wafer to unit can pick up by die bonderMachineDisco(DFD4360/DAD3350)MaterialSaw BladeControlDI Water Resistivity(+CO2)Sawing/Cleaning ParameterCheckKerf C

5、hipping WidthVisual InspectionPage 8Wafer SawWafer Saw TechnologyTechnologyAdvantages or CharacteristicsRange of applicationBD(Blade Dicing)使用微细金刚石颗粒构成的磨轮刀片，以每分钟3万转到4万转的高转速切割晶圆，同时,承载着晶圆的工作台以一定的速度沿刀片与晶圆接触点的切线方向呈直线运动,切割晶圆产生的硅屑被去离子水(Dl water)冲走。切割速度慢，生产效率低，随着晶片的厚度越薄，切割的难度也就越大，背面崩裂现象就会有加重的趋势。一般硅晶片Laser

6、full cutting将激光能量于极短的时间内集中在微小区域，使固体升华、蒸发的全切割加工切割速度快，生产效率高，对于薄片可以有效减少背面崩裂现象，切割槽宽度小，与刀片相比切割槽损失少，所以可以减小芯片间的间隔Thin wafer；背面附金属膜的硅晶片如：GaP(磷化镓)晶片等Laser Groove + BD先在切割道内切开用激光2条细槽(开槽)，然后再使用磨轮刀片在2条细槽的中间区域实施全切割采用了非发热加工方式即短脉冲激光切割技术，来去除切割道上的Low-k膜及铜等金属布线，所以能够在开槽加工过程中最大限度地排除因发热所产生的影响，能够提高生产效率，减少崩裂、分层(薄膜剥离)等不良因素

7、造成的加工质量问题。Low-k waferSD(Stealth Dicing)隐形切割是将激光聚光于工件内部，在工件内部形成改质层，通过扩展胶膜等方法将工件分割成芯片的切割方法由于工件内部改质，因此可以抑制加工屑的产生。适用于抗污垢性能差的工件；适用于抗负荷能力差的工件（MEMS等），且采用干式加工工艺，无需清洗；可以减小切割道宽度，因此有助于减小芯片间隔 Ultra-thin wafer(Flash Memory, Memory Controller)Process difference between BD and SD: SDBG:Refer to http:/www.disco.co.

8、jp/cn_sPage 9Wafer SawQuality Control切偏正崩划片宽度量测Page 10Die AttachPurpose:Pick up the die and attach it on the lead frame by epoxyPick up tool: 247X479milMachineESEC/ASMMaterialEpoxy/LeadframeControlBonding ParameterCollect/Needle HeightCheckEpoxy Thickness/Die TiltBonding Position/Die ShearVisual Ins

9、pectionCollectNeedlePage 11Die AttachDie attach methodEutectic, Epoxy, soft solder, DAF装片工艺装片工艺粘结方式粘结方式技术要点技术要点技术优缺点技术优缺点共晶（共晶（EutecticEutectic）金属共晶化合物；扩散芯片背面镀金，镀银基岛，轨道气保护加热导热电性能好，但CTE失配严重，在焊接中易产生热应力，芯片易开裂，一般只用于小芯片装片导电胶（导电胶（EpoxyEpoxy）环氧树脂（填充银）化学结合芯片不需要预处理，粘结后固化出来或热压结合工艺通用性强，适用于导电热性要求不高的器件，因为其导热电性能比

10、共晶、铅锡银装片差，吸潮易形成空洞，开裂。软焊料（软焊料（Soft Solder) Soft Solder) 铅锡银焊料合金反应芯片背面镀银或金或镍，镀银基岛更优，轨道气保护加热导热电性能好，但工艺复杂，焊料易氧化，一般用于大电流大功率器件玻璃胶（玻璃胶（DAFDAF）绝缘玻璃胶物理结合上胶加热至玻璃熔融温度成本低，适用于超薄芯片叠封，焊线前需要洗plasma去除有机成分Page 12Die Attach粘着剂的工艺流程粘着剂的工艺流程Page 13Die AttachQuality ControlDie ShearEpoxy Thickness & Fillet Height空洞不良

11、：焊料装片单个空洞面积大于3%芯片面积，累计空洞面积大于8%芯片面积Solder paste 装片单个空洞面积大于5%芯片面积，累计空洞面积大于10%芯片面积出水不良：芯片周围任意一边无胶溢出芯片位置不良：芯片水平方向旋转角度5造成无法正常球焊（特殊工艺须按规定）芯片位置不良： -软焊料或Solder paste装片，芯片倾斜两端高低差距 38um -（不）导电胶装片，芯片倾斜两端高低差距25um Page 14Epoxy curePurpose:Solidify the epoxy after D/AOvenInsideMachineC sunMaterialN/AControlCure P

12、arameterNitrogen gas flowCheckDie ShearPage 15Wire BondingPurpose:Use ultrasonic, force , temp, time to connect the bond pad with lead frame by gold/copper/Silver/Aluminium wire.Ball BondingWedge BondingMachineKNS/ASMMaterialWire/CapilaryControlBonding ParameterHeat Block TempCheckWBP/WBSBall Size/C

13、raterVisual InspectionPage 16Wire BondingThe difference between Ball Bonding and Wedge Bonding 球焊球焊Ball Bonding和键合和键合Wedge Bonding的区别的区别1、在一定温度下，在超声发生器作用下，通过焊能头使电能转变为机械振动，带动金球、铜球与铝层产生塑型形变，形成良好的牢度。(在形成球时需要用氢氮混合气体避免铜线氧化）2、键合又叫锲形焊，是因为它的压点象锲形(三棱镜)。在常温下，铝丝通过换能头及劈刀的机械振动，与铝层粘合在一起。它的优点是不会产生化合物。Page 17Wire B

14、ondingQuality ControlBall ShearWire Pull弧度不良：弧度不良：焊丝与芯片，引线框及其他焊丝的最短距离2倍焊丝直径球形不良：球形不良：球径大小不良，2倍焊丝直径或4倍 焊丝直径；特殊情况（压区尺寸小于常规 情况）下，球径焊区单边边长的70%或焊区单边边长为不良；球厚度不良球厚度不良:压扁变形,球厚度70%焊线直径为不良二焊点不良：第二焊点根部有撕裂或隐裂现象Cratering TestIMC CheckPage 18MoldingPurpose:Seal the product with EMC to prevent die, gold wire from

15、being damaged, contaminated and oxygenic.MachineTOWA/ASMMaterialCompoundControlMold Temp; Clamp pressureTransfer pressure/time; Cure timeCheckBody Thickness/Wire CurvatureVoid/DelaminationVisual InspectionEMC为黑色块状，低温存储，使用前需先回温。其特性在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型Page 19MoldingQuality Control弧度不良：焊线冲歪率大于20%碰线

16、不良：线与线的距离小于2倍线径、断线、接触芯片或外引脚孔洞缺角内部气泡上下错位溢胶C-SAM 检查Page 20Post Mold CurePurpose:To let EMC react completely so that products can be protected more effectively.OvenMachineC-SunMaterialNAControlCure temp.Cure timeCheckProfile后固化目的：提高材料的交联密度；缓释制造应力。后固化温度：通常在175度左右（接近Tg温度，分子链相对松弛；催化剂的活性较高。）后固化时间：4-8H，通常恒温

17、6H（后固化烘箱温度均匀性；后固化烘箱的升温速度。）Page 21Laser MarkingPurpose:Provide a permanent identification on product body.MachineLaser machineMaterialNAControlLaser powerCheckLaser depthVisual inspectionPage 22De-junkPurpose:Remove the dam-bar of leadframeBeforeAfterLaser MarkingLaser MarkngDam-barDam-barPage 23De-f

18、lashPurpose:Remove the residue of EMC around the package body and lead毛刺飞边是指封装过程中塑封料树脂溢出，贴带毛边，引线毛刺等飞边毛刺现象Laser MarkingLaser Marking高压水去飞边电解高压水去飞边浸酸软化废胶残留图片控制项目：软化时间，软化液温度；电解电流，电解液浓度；高压水压力，传送速度手工检验，超标溢料手工去除Page 24PlatingPurpose:To plating Sn on the lead which will mount on board pad.利用金属和化学的方法，在框架表面镀

19、上一层镀层，以防止外界环境的影响(潮湿和热），并使元器件在PCB板上容易焊接及提高导电性。Laser MarkingLaser MarkingloadunloadPlating lineAfterBeforeloadunloadPlating lineMachineSYM-SSP-2000MaterialTinControlComponent, Temp, of plating bath; Planting current; Planting time; DI water resisterCheckVisual inspection; Plating thickness; Solderabil

20、ityPage 25PlatingBaking after plating(Baking after plating(电镀退火）电镀退火）: :目的：让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间，以便消除电镀层潜在的锡须生长（Whisker Growth）的问题。条件：150+/-5C;2HrsLaser MarkingLaser MarkingloadunloadunloadPlating line电镀两种类型：电镀两种类型：PbFree：无铅电镀，锡（Tin）的纯度99.95%,符合Rohs的要求；Tin-Lead：铅锡合金。 Tin占85%，Lead占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰。晶须（Whisker），是指锡在长时间的潮湿环境和温度变化的环境下生长出的一种须状晶体，可能导致产品引脚的短路。Page 26PlantingQuality Control外观检查Solderability testSolderability test镀层厚度量测Preconditioning: Steam aging 93+3/-5, 8 hrsSolder