IC-芯片封装流程课件

IntroductionofICAssemblyProcess

IC封装工艺简介FOL–BackGrinding背面減薄Taping粘膠帶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（8mils~10mils）；磨片時，需要在正面（ActiveArea）貼膠帶保護電路區域

同時研磨背面。研磨之後，去除膠帶，測量厚度；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗將晶圓粘貼在藍膜（Mylar）上，使得即使被切割開後，不會散落；通過SawBlade將整片Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便後面的

DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時候產生的各種粉塵，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WaferSaw之後在顯微鏡下進行Wafer的外觀檢查，是否有出現廢品。ChippingDie

崩边FOL–DieAttach晶片粘接WriteEpoxy點銀漿DieAttach晶片粘接EpoxyCure銀漿固化EpoxyStorage：

零下50度存放；EpoxyAging：

使用之前回温，除去气泡；EpoxyWriting：

点银浆于L/F的Pad上，Pattern可選；FOL–DieAttach晶片粘接晶片拾取過程：

1、EjectorPin從wafer下方的Mylar頂起晶片，使之便於

脫離藍膜；

2、Collect/Pickuphead從上方吸起晶片，完成從Wafer

到L/F的運輸過程；

3、Collect以一定的力將晶片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晶片粘接EpoxyWrite：

Coverage>75%;DieAttach：

Placement<0.05mm;FOL–EpoxyCure銀漿固化銀漿固化：175°C，1個小時；

N2環境，防止氧化：DieAttach品質檢查：DieShear（晶片剪切力）FOL–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是晶片上電路的外接

點，Lead是LeadFrame上的連接點。

W/B是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。FOL–WireBonding引線焊接KeyWords：Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個BondingTool，內部為空心，中間穿上金線，並分別在晶片的Pad和LeadFrame的Lead上形成第一和第二焊點；EFO：打火杆。用於在形成第一焊點時的燒球。打火杆打火形成高溫，將外露於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引線焊接陶瓷的Capillary內穿金線，並且在EFO的作用下，高溫燒球；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是晶片上電路的外接

點，Lead是LeadFrame上的連接點。

W/B是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。FOL–WireBonding引線焊接EFO打火杆在磁嘴前燒球Cap下降到晶片的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WireBond的品質控制：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–3rdOpticalInspection三光檢查檢查DieAttach和WireBond之後有無各種廢品EOL–EndofLine後段工藝Molding注塑EOLLaserMark鐳射打字PMC高溫固化De-flash/Plating去溢料/電鍍Trim/Form切筋/成型4thOptical第四道光檢Annealing電鍍退火Note：JustForTSSOP/SOIC/QFPpackageEOL–Molding（注塑）為了防止外部環境的衝擊，利用EMC

把WireBonding完成後的產品封裝起

來的過程，並需要加熱硬化。BeforeMoldingAfterMoldingEOL–Molding（注塑）MoldingTool（模具）EMC（塑封料）為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特

性為：在高溫下先處於熔融狀態，然後會逐漸硬化，最終成型。Molding參數：

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

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

CureTime：60~120s；CavityL/FL/FEOL–Molding（注塑）MoldingCycle-L/F置於模具中，每個Die位於Cavity中，模具合模。-塊狀EMC放入模具孔中-高溫下，EMC開始熔化，順著軌道流向Cavity中-從底部開始，逐漸覆蓋晶片-完全覆蓋包裹完畢，成型固化EOL–LaserMark（鐳射打字）在產品（Package）的正面或者背面鐳射刻字。內容有：產品名稱，生產日期，生產批次等；BeforeAfterEOL–PostMoldCure（模後固化）用於Molding後塑封料的固化，保護IC內部結構，消除內部應力。

CureTemp：175+/-5°C；CureTime：8HrsESPECOven4hrsEOL–De-flash（去溢料）BeforeAfter目的：De-flash的目的在於去除Molding後在管體周圍Lead之間

多餘的溢料；

方法：弱酸浸泡，高压水冲洗；EOL–Plating（電鍍）BeforePlatingAfterPlating

利用金屬和化學的方法，在Leadframe的表面

鍍上一層鍍層，以防止外界環境的影響（潮濕

和热）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及

提高導電性。

電鍍一般有兩種類型：

Pb-Free：無鉛電鍍，採用的是>99.95%的高純

度的錫（Tin），為目前普遍採用的技術，符合

Rohs的要求；

Tin-Lead：鉛錫合金。Tin占85%，Lead占

15%，由於不符合Rohs，目前基本被淘汰；EOL–PostAnnealingBake（電鍍退火）目的：讓無鉛電鍍後的產品在高溫下烘烤一段時間，目的在於

消除電鍍層潛在的晶須生長（WhiskerGrowth）的問題;

条件：150+/-5C;2Hrs；晶須晶須，又叫Whisker，是指錫在長時間的潮濕環境和溫度變化環境下生長出的一種須狀晶體，可能導致產品引腳的短路。EOL–Trim&Form（切筋成型）

Trim：將一條片的LeadFrame切割成單獨的Unit（IC）的過程；

Form：對Trim後的IC產品進行引腳成型，達到工藝需要求的形狀，

並放置進Tube或者Tray盤中；EOL–Trim&Form（切筋成型）CuttingTool&FormingPunchCuttingDieStripperPadFormingDie1234EOL–FinalVisualInspection（第四道光檢）FinalVisualInspection-FVI在低倍放大鏡下，對產品外觀進行檢查。主要針對EOL工藝可能產生的廢品：例如Molding缺陷，電鍍缺陷和Trim/Form缺陷等；ICProcessFlowCustomer客戶ICDesignIC設計WaferFab晶圓製造WaferProbe晶圓測試Assembly&TestIC封裝測試SMTIC組裝ICPackage（IC的封裝形式）Package--封裝體：指晶片（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，可以按以下標準分類：按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑膠封裝按照和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

塑膠封裝金屬封裝主要用於軍工或航太技術，無商業化產品；陶瓷封裝優於金屬封裝，也用於軍事產品，占少量商業化市場；塑膠封裝用於消費電子，因為其成本低，工藝簡單，可靠性高而佔有絕大部分的市場份額；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關鍵因素:

封裝效率。晶片面積/封裝面積，儘量接近1:1；引腳數。引腳數越多，越高級，但是工藝難度也相應增加；其中，CSP由於採用了FlipChip技術和裸片封裝，達到了

晶片面積/封裝面積=1:1，為目前最高級的技術；封裝形式和工藝逐步高級和複雜ICPackage（IC的封裝形式）QFN—QuadFlatNo-leadPackage四方無引腳扁平封裝

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晶片尺寸級封裝ICPackageStructure（IC結構圖）TOPVIEWSIDEVIEWLeadFrame

引线框架GoldWire

金线DiePad

晶片焊盤Epoxy

银浆MoldCompound環氧樹脂RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【Wafer】晶圓……RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【LeadFrame】引線框架提供電路連接和Die的固定作用；主要材料為銅，會在上面進行鍍銀、

NiPdAu等材料；L/F的制程有Etch和Stamp兩種；易氧化，存放於氮氣櫃中，濕度小於40%RH;除了BGA和CSP外，其他Package都會採用LeadFrame，

BGA採用的是Substrate；RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【GoldWire】焊接金線實現晶片和外部引線框架的電性和物

理連接；金线采用的是99.99%的高純度金；同時，出於成本考慮，目前有採