半导体封装简介

半導體封裝簡介報告人：黃意駒資料來源：美國網站我國半導體產業結構資料來源：工研院經資中心ITIS計畫(Mar.2001)晶粒測試及切割長晶晶圓切割設計導線架測試封裝製造光罩晶圓光罩設計邏輯設計封裝化學品CADCAE材料設備儀器資金人力資源服務支援貨運海關科學園區

140416483781320成品測試IC封裝主要有四大功能1.電源分佈：(電源傳導)IC要動作，需有外來的電源來驅動，外來的電源經過封裝層內的重新分佈，可穩定地驅動IC，使IC運作。2.信號分佈：(信號傳導)IC所產生的訊號，或由外界輸入IC的訊號，均需透過封裝層線路的傳送，以送達正確的位置。3.散熱功能：

IC的發熱量相當驚人，一般的CPU為2.3W，高速度、高功能的IC則可高達20.30W，藉由封裝的熱傳設計，可將IC的發熱排出，使IC在可工作溫度下（通常小於85℃）正常運作。4.保護功能：封裝可將IC密封，隔絕外界污染及外力的破壞。資料來源：（呂宗興，1996）未來的發展考慮方向輕、薄、短、小順應時代方便潮流2.降低電壓與電流消耗使用壽命延長3.奈米封裝4.晶片植入(超級警察)IC封裝的組成元件封裝流程ICASSEMBLYTOOLING&MATERIALWAFERBACKGRINDING該製程的主要目的是將晶圓研磨至適當的厚度，以配合產品結構之需求，由於封裝體逐漸演變至薄型化（ThinPackage），如1.0mm膠體厚度之TSOP、TSSOP及TQFP等，因此晶圓必須加以研磨。如何進行研磨製程?Wafer正面是產品功能有效區，所以研磨就必須以wafer背面為主。研磨wafer背面時需保護Wafer正面避免產品功能失效，因此BlueTape(Thickness>200um)就扮演保護功能角色。最後增加De-Tape動作的目的，是在研磨製程完成時須將BlueTape去除之用。WaferTapeandDe-Tape資料來源：Adwill網站TAPINGＡ晶圓的裝載•掃描•取出

可由晶圓掃描感測器自動檢出晶圓的儲存狀態。並藉由可3軸動作的機械手臂將晶圓搬送定位部。

Ｂ晶圓定位

將晶圓以平邊或V型缺角為基準定位後,用輸送手臂設定在貼合作業台上。

Ｃ表面保護膠帶貼合

藉由加壓滾輪與膠帶貼合作業台前後移動的動作來將表面保護膠帶貼合至晶圓。因為是採用TTC方式所以能夠不加壓晶圓而貼合表面保護膠帶。

Ｄ膠帶切割

（薄片切割與晶圓外緣切割）

固定切割刀片的狀態下,旋轉作業台來切割膠帶。藉由切割刀片的3次元(Ｘ，Ｙ，θ)動作,即使是容易產生碎屑的平邊部分也可以順利的切割。

Ｅ剩餘膠帶的處理

切割膠帶後的剩餘膠帶,以剝除手臂從作業台剝除後集中至集塵盒。

Ｆ晶圓儲存

貼合完表面保護膠帶的晶圓以機械手臂儲存至晶舟盒。資料來源：Adwill網站BacksideGrindingMachine:DISCODFG-840Z1&Z2SPINDLEGRINGINGWHEELCHUCKTABLEContactGaugeforwaferContactGaugeforchucktableEQUIPMENTTOPVIEW資料來源：DISCODifferenceBetweenIFandRSIF：InFeedGrinderRS：RotarySurfaceGrinderLappingprinciple（1）In-feedsystem：研磨時不易破片，TTV平整度很好。Creepfeedsystem：研磨輪易磨損，TTV平整度不好。資料來源：DISCOLappingprinciple（2）資料來源：DISCOLAPPING&POLISH資料來源：LOGITECHDETAPINGＡ晶圓的裝載,掃描,取出藉由晶圓掃描感測器,能夠自動檢出晶圓的儲存狀態。並藉由可以3軸動作的機械手臂將晶圓般送到紫外線單元。

Ｂ紫外線照射

將照射室內的晶圓平均地以紫外線照射後,由定位輸送帶將晶圓送往定位部。

Ｃ晶圓定位

將晶圓以平邊或V型缺角為基準定位後,以搬送手臂將晶圓送往剝除作業台放置。

Ｄ剝除表面保護膠帶

將剝除膠帶以加熱盤用熱壓方式貼合在晶圓外緣3mm以內,再用180?角將表面保護膠帶從晶圓上剝除。

Ｅ晶圓儲存

將剝除的表面保護膠帶與剝除膠帶集中在集塵盒裡,並用機械手臂將晶圓儲存到晶圓架盒。

資料來源：Adwill網站WAFERSAW其目的是將晶圓上的晶粒(ChipDies)切割分離。其前置作業為晶片黏貼(WaferMount)，將晶圓背面貼在BlueTape(Thickness=75or100um)上，並置於不銹鋼製之框架內，並避免晶片和膠帶間有氣泡產生；之後再將其送到晶圓切割機進行切割，切割後的晶粒仍會排列黏貼於Bluetape上，框架的支撐可避免膠帶產生皺摺而導致晶粒相互碰撞。MOUNTERＡ晶圓的裝載,掃描與取出

自動掃描晶舟盒內的晶圓後,由機械手臂取出,搬送到定位部。

Ａ'晶舟盒裝載（選項）

以旋轉手臂將晶圓從晶舟盒內取出傳送到機械手臂。間隔紙則由旋轉手臂集中至集塵盒。

Ｂ晶圓定位

將晶圓以平邊或V型缺角定位後,藉由機械手臂反轉將晶圓設定在貼合作業台上。

Ｃ鐵框架供給

將重疊放置的鐵框架一片一片取出設定在貼合作業台上。

Ｄ膠帶貼合

前後移動貼合作業台,以加壓滾輪將預切膠帶貼合在晶圓與鐵框架上。此時可以TTC方式得到膠帶貼合最適宜的張力。

Ｅ晶圓收納

反轉貼合完畢的晶圓儲存至晶片架盒。

Ｆ晶圓管理系統（選項）

讀取晶圓上的ID號碼將其資料轉化為條碼後貼上標籤。可藉由本系統達到組裝工程的工廠自動化。資料來源：Adwill網站BLADEWAFERBLUETAPEBLADEPCBChuckTableSPINDLECASSETTEBladeTypeZHdiscoZ資料來源：DISCO軟刀:可再生使用硬刀:不可再生使用DieBondStation此製程的目的是將晶粒(ChipDies)置於導線架(LeadFrame)上並用銀膠（Epoxy）加以黏著固定。黏晶完成後之導線架則經由傳輸設備送至金屬匣(Magazine)內，以送至下一製程進行銲線。在此步驟中導線架提供了晶粒黏著的位置，並預設有可延伸晶粒電路的內、外引腳。導線架依不同設計可有一個或數個晶粒座(DiePad)。Carrier:MAGAZINEEPOXYLOC(LEADONCHIP)LeadframeLeadframeBONDHEAD：BONDFORCEBONDTILTCCDMONITOR：PICKPOSITIONAFTERBONDPOSITIONAFTERDISPENSERPOSITION資料來源：ASMLEADFRAMELOADER資料來源：ASMPICKPOSITION資料來源：NEC/ASM資料來源：AlphasemDIEBONDERFUNCTION(1)WafermappingsystemBarcodereaderforwaferIDinputCapableofacquiringmappingfilefromhostcomputer/floppydiskDIESHEARTESTX–Ray(Void)DIEBONDINSPECTIONDIEBONDERFUNCTION(2)Loader&Unloader:LeadframeinputMagazineinput/outputWaferinput/outputWafflepadinput90°rotarybondhead.MissingdiedetectionDIEBONDERFUNCTION(3)Automaticpre-bond(Epoxypatterninspection)&post-bondinspectionAutomaticwaferhandlingsystemtohandleupto12”waferVoicecoilbondforceProgrammableX–Y-ZmovingepoxydispenserDIEBONDERFUNCTION(4)DiesizerangeFlexibleindexingclampforleadframe/substratethickness0.1~2mmAutomaticdieΘalignmentatwaferstage±10°Syringe/Stamping/WritertypeepoxydispenserPlacementaccuracyCycletimePLASMACLEAN專業解決CSP、FlipChip、BGA、SAWFilter、Leadframe、Wafer、PCB.….等有機物、無機物、氧化物、光組殘餘之清洗,對產品良率之提升有極大幫助。

Wirebonding前清洗，應用於去除die上bondingpad及基材表面之微量污染物，從而確保打線之強度及可靠度。打線強度約可增加70%，良率約可增加30%，大大的降低了封裝不良品的產生。Molding前清洗晶片及基材表面，使moldingcompound附著良好，解決Delamination之現象，使封裝良率大為提升。加強表面黏著能力.Plasma除可去除黏著基材之表面污染外,更藉由Ar

之離子轟擊之效果,達到活化基板及加強表面黏著之能力.污染物之去除。藉由電漿之物理及化學回應只雙重特性,有效去除產品之污染。WIREBONDINGStation主要藉由銲線機器在晶粒上的銲點(BondPad)位置，和導線架上的腳位以金線銲線連結在一起。銲線乃是將晶粒上的接點以極細的金線(GoldWireDiameter=30/25/20um)連接到導線架之內引腳，以將IC晶粒之電路訊號傳輸至外界。資料來源：K&S網站ChessmanWireSpoolGoldWireKeyPanelLOADERUNLOADERWORKHOLDERSparkRodCapillaryINSERTCLAMPHeatBlockWireFeedSystemBondHeadWIREFEEDSYSTEMBONDDRAWING：LEADFRAMEDIRECTIONWIREBONDINGDIRECTIONBONDINGPADSIZEICLOGODIRECTIONCHIPSIZEL/FMATERIALL/FPADSIZEDIEBONDEPOXYBONDWIREDIAMETERPKGTYPE資料來源：K&S資料來源：K&STRANSDUCERTOOLINGCAPILLARYWIREBONDINSPECTIONWIREPULLTESTBALLSHEARTESTLOOPHEIGHTMEASUREX-RayWIRESWEEPGOODNGWIREBONDERFUNCTION(1)35umultrafinebondpadpitchcapabilitySmallballformationbondingcapabilityEFOcontrolsystem.HighfrequencytransducerbondingsystemLowtemperaturebondingcapabilityBondingaccuracyFullyprogrammableworkholdersystemWIREBONDERFUNCTION(2)Visionleadlocator(VLL)Individualprogrammableloopingcontr