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1、IC 封裝製程簡介IC Assembly Process Introduction,IC的活動鏈IC封裝之目的,演進及趨勢封裝體外型簡介封裝體構造IC 封裝流程可靠度及信賴性測試簡介,IC的活動鏈,IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢,封裝之目的支撐產品實體滿足電子產品的電性功能及訊號傳輸的要求使產品得以散熱避免電路因熱受到損壞保護電路避免受到環境破壞,IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢,封裝之演進,封裝之趨勢-輕、薄、短、小,IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢,電子構裝之分級,IC黏著於電路板之型態,封裝體外型簡介-名詞釋意,DIP: Dual Inline PackageZIP:
2、 Zigzag Inline PackageSIP: Single Inline Package(M)SOP(N,W): (Mini)Small Outline Package(Narrow, Wide)SSOP: Shrink Small Outline PackageTSSOP: Thin Shrink Small Outline PackagePLCC/ CLCC: Plastic/Ceramic leadless chip carrierSOJ: Small Outline J-lead package TO: Transistor Outline PackageSOT: Small
3、Outline TransistorQFN: Quad Flat No-leadDFN: Dual Flat No-leadQFP: Quad Flat PackageLQFP/TQFP: Low/ Thin Flat Quad Flat PackageCSP: Chip Size(Scale) PackageWLCSP: Wafer Level Chip Size(Scale) PackageBGA/PBA: Ball/ Pin Grid ArrayTAB: Tape Automated Bonding,封裝體外型簡介,四方扁平封裝(QFP),無引腳晶片載器 (LCC),有引腳晶片塑膠載器
4、(PLCC),雙排引腳封裝 (DIP),薄小外形輪廓封裝(TSOP),單排引腳封裝(SIP),廠內封裝體,SOT-23(1.45mm) 3,5,6,8L TSOT-23(0.8mm),JSOT 6,8L,SOT-89 3,5L,SOT-223 3L,SC-70 3L5L,TO-220 3L,5L,TO-263 3L,4L,5L,TO-251,TO-252 3L,4L,5L,TO-92 3L, M3L,M4L,QFN(1.0mil) TQFN(0.8mil),DFN(1.0mil) TDFN(0.8mil),Punch,Saw,KPAK,DIP,SOP MSOP SSOP TSSOP SOP-P
5、,SOP,SSOP,SOP-Exposed pad,Mini-SOP,TSSOP,LQFP(1.6mm) TQFP(1.2mm),BGA,WLCSP,封裝體構造,晶片,晶片托盤,黏粒Epoxy,外引腳,銲線:二銲點,導通線材:Au, Cu, Al,熱固型環氧樹脂,晶片保護層,銲線:一銲點,IC封裝流程,Wafer Grinding,Die Attach (DA 黏晶),Epoxy Curing (EC 銀膠烘烤),Wire Bond (WB 銲線),Die Coating (DC 晶粒封膠),Plasma (Option),Molding (MD 封膠),Post Mold Cure (PMC
6、 封膠後烘烤),Dejunk/Trim (DT 去膠去緯),Wafer Saw(WS 切割),Solder Plating (SP 錫鉛電鍍),Top Mark (TM 正面印碼),Forming/Singulation (FS 去框/成型),Scanning (Option),Dry Packing,Shipping,IC封裝流程:全製程,接單下線,進料檢驗,晶圓切割,異常處理,由PC或Sales接到客戶訂單,檢查相關物料後下製造命令接獲客戶之晶圓(晶片)後做進料檢驗將晶片研磨至適當厚度將整片晶圓上的晶片切成具有完整功能的單一晶粒,晶片研磨,IC封裝流程:細部概要說明,二目視,黏粒,銀膠烘烤
7、,切割完後針對切割品質做目檢烘烤基板內之水氣將單一晶粒黏到導線架上利用熱將黏晶粒之銀膠固化以固定晶粒,基板烘烤,銲線,點膠(選項),三目視,清除表面污染物 以金線將晶片上之線路連結到導線架上使用保護膠將晶粒表面覆蓋,使其免於被外部應力或放射線破壞抽檢上述製造過程所產生的缺點,電漿清洗 (選項),100%目檢,壓模,去膠緯 (SMD),除膠膜,將產品之內部線路以環氧樹脂(黑膠)保護起來去除膠體邊緣多餘的黑渣及環繞膠體邊圓的金屬線(緯線,Dam bar)去除溢出在導線架腳上的膠膜,以利導線架外部(外腳)的電鍍,蓋印,電鍍(植球 ),四目視-1,用油墨或雷射將產品品牌型號種類等相資料蓋或刻在膠體表面
8、將錫鉛電鍍於導線架外部(外腳)以保護其免於氧化及提供銲錫檢查壓模到電鍍所有可能發生的缺點,成型,四目視-2,品管驗收,重工報廢,報廢,將導線架外腳依銲接之需求做成不同的外型尺寸檢查壓模到成型的所有缺點(主要為成型)出貨前之品質抽驗依客戶或產品需求包裝成所需樣式出貨,包裝出貨,IC封裝流程: 晶圓進料檢驗(Wafer income inspection),目的:檢驗晶片來料品質,以判斷是否需做特殊製程及通知客戶 檢驗項目 -文件,晶片數量,晶片刻號,Mapping File -缺點項目:1.CP缺點:探針痕跡過重、過大,刮傷,Ink不良2.FAB問題:金屬橋接、斷裂,銲墊變色、未開窗3.其他缺點
9、:混料,破片,外物沾附 工具:顯微鏡, Z軸顯微鏡, Contact Angle儀器,製程目的:將晶片從背面磨至適當厚度,以符合相關封裝體之需求.研磨目的 1.防止翹曲(Warpage) 2.平衡上下模流,防止灌不滿或保護層剝離 3.薄型封裝需求:DIP-不磨; PLCC,QFP-19mil; TSOP,TQFP-12milSOP15mil設備:Taping Machine, Grinder, De-taping Machine 材料:膠帶Tape(for taping and de-taping) 置具:晶舟盒(Wafer cassette),IC封裝流程:晶圓研磨(Wafer grindi
10、ng),27mil,12mil,晶圓研磨步驟 將晶片正面黏貼在膠帶上以平面砂輪在晶片背面研磨至設定厚度除去膠帶,並將晶片退入Cassette內,Wafer Taping,Wafer Grinding,Wafer de-taping,研磨膠帶(Grinding tape)1.目的:在研磨製程時作為保護功用2.種類:UV Type和Non UV Type(Blue tape)3.重要特性:a.厚度:100250 mb.黏性:Non UV Type: 20200 gf/20mmUV Type: 350 gf/20mm(before)3 gf/20mm(after UV irradiation)4.研
11、磨膠帶選用之考量:a.晶圓Ink的厚度或晶圓長突塊之高度b.研磨之晶圓尺寸及研磨後之厚度c.低殘膠低污染,Grinding tape,De-taping type,Taping Process,研磨機(Grinder),研磨機的外型,研磨的行程-1,研磨的行程-2,製程關鍵因素(Process key factor)1.貼片前須確認Ink之大小及高度,避免凸塊效應造成研磨破片.2.貼片機之切割刀需有壽命控制,以避免膠絲殘留造成研磨破片.3.粗磨砂輪需須定時整治清理,以控制表面粗糙度.4.研磨機之清潔需特別注意,避免殘留矽渣在Chuck table表面造成研磨時破片.5.貼片及撕片時有靜電產生,
12、注意ESD防護.6.晶圓貼片時需注意不得有氣泡殘留.,IC封裝流程:晶圓貼片(Wafer mount),製程目的:將晶片藉膠帶固定在晶圓環(wafer ring)上,以利後製程(晶圓切割,黏晶)之操作. 設備:Taping Machine 材料:膠帶Tape(UV Type 和Non UV Type)重要特性:a.厚度:80150 mb.黏性:Non UV Type:50200 gf/20mmUV Type:1501000 gf/20mm(before)530 gf/20mm(after UV irradiation)c.擴張性:250350 m (5mm)置具:晶舟盒(Wafer casse
13、tte),切割膠帶選用之考量1. 晶片大小 2. 上片機之吸片強度3. 良好之擴張性,製程目的:利用鑽石砂輪為將晶圓之上的晶(Die)割分. 設備:Saw Machine 材料:切割刀(Blade) 置具:晶片彈匣(Wafer cassette),IC封裝流程:晶圓切割(Wafer saw, die saw, wafer cut),晶片切割步驟 將晶片背面連同鐵環(固定用)黏貼在膠帶上以100度左右溫度烘烤十分鐘可稍增加黏度(Blue tape)連同Cassette送入切割機中,設定位置座標,進行切割,並以DI Water沖洗殘屑及Spin Dry 使用UV Tape需用UV光源照射以降低黏性
14、,便於將晶粒取下,Wafer Mount,Baking (Option),Wafer Saw,UV Release (Option),切割刀(Blade)1.種類Type: Z and ZH type.2.組成:鑽石顆粒,結合劑,矽袋3.重要特性: a.鑽石顆粒大小:切割能力,刀片壽命,正崩情形b.鑽石的集中度(密度):刀片壽命,正崩c.結合劑種類:正崩,切割能力,刀片壽命4.切割刀選用之考量:產品種類,切割道寬度,晶片厚度(刀刃長度),切割機(Saw machine)Machine lay-out:,切割方式及結構-1:,切割方式及結構-2:,切割方式及結構-3:,切割道:,1.切割刀中心線
15、與實際切割中心線之偏差. 2.切割道寬度,不含切割缺陷(chipping) 3.實際切割道寬度 4.切割道中心至晶粒邊緣之距離 5.碎裂缺陷之深度(chipping size),切割站之異常:,製程關鍵因素(Process key factor)1.Saw Blade Life Time Control及破損偵測功能2.進刀速度,轉速及切穿次數-Die Crack3.使用DI Water,減少晶片表面銲墊污染4.DI Water中加入CO2以增高水阻值,降低ESD Issue5.清洗水壓控制,以避免清洗不完全或應力破壞 6.清洗角度控制亦可減少矽粉殘留7.Kerf Width Control(
16、Blade thickness, 進刀深度,進刀速度,轉速),製程目的:將晶(Chip / Dies)依照所需之位置置於導線架(Lead Frame)上並用膠（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屬匣(Magazine)內，以送至下一製程進銲線。在此步驟中導線架提供晶黏著的位置，並預設有可延伸晶電的內、外引腳。導線架依同設計可有一個或個晶座 設備:Die bonder, ionizer 材料:基板或導線架(substrate or Leadframe),銀膠或絕緣膠(Epoxy) 工具: 點膠頭(Dispenser),頂針(Needle), 吸嘴(Pick-up tool) 置具:彈匣(Magazine),IC封裝流程: 上片,黏晶,黏片(die bond, die mount, die attach),黏粒步驟 依BOM準備花架(基板)及銀膠 將已切割完畢之Wafer及Cassette放入Die Bonder之進料區,並設定座標位置及讀入mapping資料 設備自動點適當膠量至Die Pad上並吸取晶粒壓於其上做接合 烘烤以將Epoxy固化,連結基座晶粒,
