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1、Logo Introduction of IC Assembly ProcessIntroduction of IC Assembly Process ICIC封装工艺简介封装工艺简介 Logo Introduction of IC Assembly Process 一、概念 半导体芯片封装是指利用膜技术及细微加工 技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布局、 粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝 缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。此 概念为狭义的封装定义。更广义的封装是指封装 工程，将封装体与基板连接固定，装配成完整的 系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工 程。将前面的两个定
2、义结合起来构成广义的封装 概念。 Logo 半导体封装的目的及作用 第一，保护：半导体芯片的生产车间都有非常严格的生产 条件控制，恒定的温度（2303）、恒定的湿度（5010% ）、严格的空气尘埃颗粒度控制（一般介于1K到10K）及严格 的静电保护措施，裸露的装芯片只有在这种严格的环境控制下 才不会失效。但是，我们所生活的周围环境完全不可能具备这 种条件，低温可能会有-40、高温可能会有60、湿度可能 达到100%，如果是汽车产品，其工作温度可能高达120以上 ，为了要保护芯片，所以我们需要封装。 第二，支撑：支撑有两个作用，一是支撑芯片，将芯片固 定好便于电路的连接，二是封装完成以后，形成一
3、定的外形以 支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。 Logo 半导体封装的目的及作用 第三，连接：连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连 通。引脚用于和外界电路连通，金线则将引脚和芯片的电路连 接起来。载片台用于承载芯片，环氧树脂粘合剂用于将芯片粘 贴在载片台上，引脚用于支撑整个器件，而塑封体则起到固定 及保护作用。 第四，可靠性：任何封装都需要形成一定的可靠性，这是 整个封装工艺中最重要的衡量指标。原始的芯片离开特定的生 存环境后就会损毁，需要封装。芯片的工作寿命，主要决于对 封装材料和封装工艺的选择。 Logo IC Process Flow Customer 客 户 IC Design I
4、C设计 Wafer Fab 晶圆制造 Wafer Probe 晶圆测试 Assembly 除了BGA和CSP外，其他Package都会采用Lead Frame， BGA采用的是Substrate； Logo Raw Material in Assembly(封装原材料) 【Gold Wire】焊接金线 实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接； 金线采用的是99.99%的高纯度金； 同时，出于成本考虑，目前有采用铜 线和铝线工艺的。优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低； 线径决定可传导的电流；0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils； Logo Ra
5、w Material in Assembly(封装原材料) 【Mold Compound】塑封料/环氧树脂 主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱 模剂，染色剂，阻燃剂等）； 主要功能为：在熔融状态下将Die和Lead Frame包裹起来， 提供物理和电气保护，防止外界干扰； 存放条件：零下5保存，常温下需回温24小时； Logo Raw Material in Assembly(封装原材料) 成分为环氧树脂填充金属粉末（Ag）； 有三个作用：将Die固定在Die Pad上； 散热作用，导电作用； -50以下存放，使用之前回温24小时； 【Epoxy】银浆-环氧树脂 Logo T
6、ypical Assembly Process Flow FOL/前段 EOL/中段 Plating/电镀 EOL/后段 Final Test/测试 Logo FOL Front of Line前段工艺 Back Grinding 磨片 Wafer 晶圆 Wafer Mount 晶圆安装 Wafer Saw 晶圆切割 Wafer Wash 晶圆清洗 Die Attach 芯片粘接 Epoxy Cure 银浆固化 Wire Bond 引线焊接 2nd Optical 第二道光检 3rd Optical 第三道光检 EOL Logo FOL Back Grinding磨片 Taping 粘胶带 B
7、ack Grinding 磨片 De-Taping 去胶带 将从晶圆厂出来的Wafer晶圆进行背面研磨，来减薄晶圆 达到 封装需要的厚度（8mils10mils）； 磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度； Logo FOL Wafer Saw晶圆切割 Wafer Mount 晶圆安装 Wafer Saw 晶圆切割 Wafer Wash 清洗 将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）上，使得即使被切割开后，不会散落； 通过Saw Blade将整片Wafer切割成一个个独立的Dice，方便后面的 Die Attach等工序； Wafer
8、Wash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁Wafer； Logo FOL Wafer Saw晶圆切割 Wafer Saw Machine Saw Blade(切割刀片)： Life Time：9001500M； Spindlier Speed：3050K rpm： Feed Speed：3050/s; Logo FOL 2nd Optical Inspection二光检查 主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有 出现废品。 Chipping Die 崩 边 Logo FOL Die Attach 芯片粘接 Write Epoxy 点环氧树脂 Die At
9、tach 芯片粘接 Epoxy Cure 环氧树脂固化 Epoxy Storage： 零下50度存放； 使用之前回温，除 去气泡； Epoxy Writing： 点银浆于L/F的Pad 上，Pattern可选； Logo 第一步：顶针从蓝膜下面将芯片往上顶、同时 真空吸嘴将芯片往上吸，将芯片与膜蓝脱离。 FOL Die Attach 芯片粘接 Logo 第二步：将液态环氧树脂涂到引线框架的台载 片台上。 FOL Die Attach 芯片粘接 Logo 第三步：将芯片粘贴到涂好环氧树脂的引线框 架上。 FOL Die Attach 芯片粘接 Logo FOL Epoxy Cure环氧树脂固化
10、环氧树脂固化： -175C，1个小时； N2环境，防止氧化： Die Attach质量检查： Die Shear（芯片剪切力） Logo FOL Wire Bonding 引线焊接 利用高纯度的金线（Au） 、铜线（Cu）或铝线（Al）把 Pad 和引线通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接点 ，引线是引线框架上的 连接点。 引线焊接是封装工艺中最为关键的一部工艺。 Logo FOL Wire Bonding 引线焊接 Key Words： Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为 空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和引线框架的引线
11、上形成第一 和第二焊点； EFO：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温， 将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一 焊点（Bond Ball）； Bond Ball：第一焊点。指金线在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接点 ，一般为一个球形； Wedge：第二焊点。指金线在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊 接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）； W/B四要素：压力（Force）、超声（USG Power）、时间（Time）、 温度（Temperature）； Logo FOL Wire Bonding 引线焊接 EFO打火杆在磁
12、嘴前烧球 Cap下降到芯片的Pad 上，加Force和Power 形成第一焊点 Cap牵引金 线上升 Cap运动轨迹形成 良好的Wire Loop Cap下降到Lead Frame形成焊接 Cap侧向划开，将金 线切断，形成鱼尾 Cap上提，完成一次 动作 Logo FOL Wire Bonding 引线焊接 Wire Bond的质量控制： Wire Pull、Stitch Pull（金线颈部和尾部拉力） Ball Shear（金球推力） Wire Loop（金线弧高） Ball Thickness（金球厚度） Crater Test（弹坑测试） Intermetallic（金属间化合物测试）
13、 Size Thickness Logo FOL 3rd Optical Inspection三光检查 检查Die Attach和Wire Bond之后有无各种废品 Logo EOL End of Line后段工艺 Molding 注塑 EOL Laser Mark 激光打字 PMC 高温固化 De-flash/ Plating 去溢料/电镀 Trim/Form 切筋/成型 4th Optical 第四道光检 Annealing 电镀退火 Logo EOL Molding（注塑） 为了防止外部环境的冲击，利用塑封料 把引线键合完成后的产品封装起 来的过程，并需要加热硬化。 Before Mol
14、ding After Molding Logo EOL Molding（注塑） Molding Tool（模具） EMC（塑封料）为黑色块状，低温存储，使用前需先回温。其特 性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型。 Molding参数： Molding Temp：175185C；Clamp Pressure：30004000N； Transfer Pressure：10001500Psi；Transfer Time：515s； Cure Time：60120s； Cavity L/F L/F Logo EOL Molding（注塑） Molding Cycle -块状塑封料放入
15、模 具孔中 -高温下，塑封料开 始熔化，顺着轨道 流向孔穴中 -从底部开始，逐渐 覆盖芯片 -完全覆盖包裹完毕 ，成型固化 Logo EOL Laser Mark（激光打字） 在产品（Package）的正面或者背面 激光刻字。内容有：产品名称，生产 日期，生产批次等； BeforeAfter Logo EOL Post Mold Cure（模后固化） 用于Molding后塑封料的固化，保护IC内部结构，消除内部应力。 Cure Temp：175+/-5C；Cure Time：8Hrs ESPEC Oven 4hrs Logo EOL De-flash（去溢料） BeforeAfter 目的：去溢料的目的在于去除模具后在管体周围引线之间 多余的溢料； 方法：弱酸浸泡，高压水冲洗； Logo EOL Plating（电镀） Before Plating After Plating p 利用金属和化学的方法，在引线框架的表面 镀上一层镀层，以防止外界环境的影响（潮湿 和热）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及 提高导电性。 p 电镀一般有两种类型： Pb-Free：无铅电镀，采用的是99.95%的高纯 度的锡（Tin），为目前普遍采用的技术，符合 Rohs的要求； Tin-Lead：铅锡合金。Tin占85%，Lead占 15%
