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1、1/54,封装测试工艺培训,广州先艺电子科技有限公司 http:/ PKG,插入实装形,表面实装形,DIP：DIP、SHD,SSIP、ZIP,PGA,FLAT PACK：SOP、QFP、,CHIP CARRIER：SOJ、QFJ、LCC、TAB,BGA、CSP,IC CARD,COB,其他,3/54,PGA,CSP,TBGA,PBGA,QFP,TSOP,SOJ,DIP,LOGIC,MEMORY,外形尺寸减少,腿数增加,封装形式的发展,4/54,SGNEC现有封装形式,5/54,1994,1996,1995,1997,1998,1999,2000,4M SDRAM 26pin SOJ Pitch
2、: 1.27 Lead width:0.45 Thickness: 2.60,20pin SOP Pitch: 1.27 Lead width:0.40 Thickness: 2.60,16M SDRAM 42pin SOJ Pitch: 1.27 Lead width:0.45 Thickness: 2.60,64M SDRAM 54pin TSOP Pitch: 0.80 Lead width:0.32 Thickness: 1.00,44pin QFP Pitch: 0.80 Lead width:0.40 Thickness: 2.70,组装技术指标: Pitch: 1.270.80
3、Thichness: 2.601.00,SGNEC组立发展历程,7,8,9pin SSIP Pitch:2.54 Lead width:0.50,6/54,组立流程,电镀,打印,选别,成形,SSIP,切筋,打印,选别,电镀,SOP,成形,7/54,划片工艺,划片工序是将已扩散完了形成芯片单元的大圆片进行分割分离。从划片工艺上区分有：全切和半切两种全切：将大圆片划透。适用于比较大的芯片，是目前最流行的划 片工艺。半切：在划片作业中，不将大圆片划透，留有120um180um的余量，适用于较小的芯片。从设备上区分有：金刚石划片刀划片，和激光划片两种。由于激光划片设备昂贵，金刚石划片刀划片是目前较为流
4、行的。,8/54,半切作业流程,贴膜,划片,裂片,PMM,将大圆片放置在膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。,利用金刚石划片刀将大圆片划开。,在芯片的背面移动压力辊，使芯片受力未划部分裂开。,对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。,9/54,全切作业流程,贴膜,划片,UV,PMM,将大圆片放置在UV膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。,利用金刚石划片刀将大圆片划开。,通过UV灯对UV膜的作用，将UV膜与芯片间的粘度降低，以利于芯片的取下。,对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。,10/54,划片刀,划片刀的选择,根据制品划片槽的宽度、大圆片的厚度、划
5、片槽的表面状态选择不同的划片刀 划片刀参数： 刃长、刃宽、金刚石颗粒尺寸、颗粒密度、接合剂种类,刃宽,刃长,龙骨,11/54,划片外观检查,划伤,缺损,崩齿,粘污,划伤是由于芯片表面接触到异物如：镊子，造成芯片内部的Al布线受到损伤，造成短路或断路，而引起不良。,缺损是由于芯片的边缘受到异物、或芯片之间的撞击，造成芯片的边缘缺损，当缺损到达芯片内部时，就会破坏AL布线或活性区，引起不良。,由于大圆片为Si单晶体，在划片时就不可避免的形成崩齿，崩齿的大小与划片刀的种类有关，当崩齿很大时，就会成为缺损。,粘污就是异物附着在芯片表面，如：Si屑，会造成内部短路，或可靠性受到影响。,扩散,在扩散工序产
6、生的不良，如：图形不完整、P/W针迹异常等不良，也要在PMM工序予以去除。,12/54,1.划片刀型号：崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。2.划片刀转速：崩齿、缺损。3.划片速度：划片轨迹、崩齿、缺损。4.划片方式：划片方式有向上、向下两种模式，对芯片表面及背面的崩齿（缺损）情况有影响。5.划片刀高度：芯片背面Si屑的发生、背面崩齿的情况有影响。6.纯水流量：芯片表面Si屑粘污的发生情况有影响。,划片参数,13/54,粘片工艺,粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。共晶合金法：芯片背面和载体之间在高温及压力的作用下形成共晶合金，实现连接及固定的方法。树脂粘接：芯片背面及载体之间，通过含有大量
7、Ag颗粒的环氧树脂作为粘着剂，而达到固定的作用方法。胶带粘接：芯片表面与载体之间通过胶带的粘接，达到固定的作业方法。,粘片的要求：一定的机械强度良好的欧姆接触（共晶、银浆）良好的散热性能 稳定的化学性能,14/54,粘片工艺的比较,15/54,共晶合金法示意图,芯片,Au或其他合金材,L/F小岛,首先在L/F小岛上放置Au或其他合金片，（或预先在小岛表面、大圆片背面金型烝金处理。然后在其上面放置芯片，在高温及压力的作业下，形成共晶，达到芯片固着的目的。,16/54,银浆粘片示意图,滴银浆,放置芯片,银浆瓶,滴嘴,小岛,芯片,17/54,胶带粘片与传统粘片的比较,芯片,银浆,小岛,引线腿,胶带,
8、金线,18/54,胶带粘片示意图,19/54,芯片的提取,表面吸着型吸嘴提取示意图,优点：适应品种多不会造成芯片缺损 缺点：芯片表面粘污、划伤易发生，需定期更换,20/54,角锤型吸嘴提取示意图,芯片的提取,优点：提取位置稳定避免芯片表面粘污使用寿命长 缺点：芯片尺寸与吸嘴必须一一对应易发生芯片缺损,21/54,粘片的工艺控制,.粘片位置（X、Y、）：稳定的粘片位置，使键合识别稳定。 .银浆的饱满度：保证粘片的强度。 .粘片的机械强度：芯片的固着强度。 .芯片外观基准：粘污、划伤、缺损。 .芯片的方向：必须与组装图一致。 .密着性：芯片与胶带的接着强度。,22/54,键合工艺,键合工序就是将芯
9、片和内引线通过金属细线（金丝、铝丝、铜丝 等）连接起来，实现电气上的连接的过程。 键合工艺的要求：接合力强，接触电阻小。稳定的化学性。良好的导电性。一定机械强度。 从键合工艺上区分：热压键合、热压超声键合、超声键合。,23/54,键合工艺的比较,24/54,键合工艺原理,Au球,Al键合点,氧化层,金球到达键合点后在热、压力、及超声波的作用下，破坏Al电极的表面氧化层，接触到Al的新生面，达到接着的目的。,25/54,热压超声键合示意图,向PAD点 移动,接触PAD后，热、压力、超声发生作用,劈刀上升,引线形状控制,接触lead后，热、压力、超声发生作用,劈刀向上运动，夹子闭合，拉断金线,放电
10、形成金球,夹子,金线,PAD,劈刀,LEAD,放电杆,26/54,5N,High frequency induction furnace, Electric furnace,99.999% Au,Dopant,Ingot Making,Press Roll,Single Die Drawing,Heavy Drawing,Intermediate Annealing,Fine Drawing,Final Annealing,Rewinding,100%QAO,金线的制造示意图,27/54,金线高度与金线的关系,28/54,劈刀,劈刀参数： H：孔径，与金线直径相关 CD：劈刀腔尺寸，与金球压着
11、径有关 FA：端面角度，与2nd强度有关 CA：腔体角度，与金球压着径，压着强度有关 OR：与2nd压着形状、压着强度有关。,29/54,Year of First Product Shipment Technology (nm),Chip Interconnect Pitch (um),Wire Bond - Ball,Wire Bond - Wedge,TAB,Flip Chip (Area Array),1997,1999,2002,2005,2008,2011,250,180,130,100,70,50,70,50,45,40,40,40,60,45,40,35,35,35,50,50
12、,50,50,50,50,250,180,130,100,70,50,Fine Pitch Bonding,键合的发展趋势,30/54,Big diameter + Small Ball,Big diameter + Larger Ball,Estimated,Achievement,Small diameter + Large Ball,Big Pad Area,Small Pad Area,Small Pad Area,Normal,Fine Pitch Bonding,小间距与初始球径,31/54,Finer Pitch : Small & Consistent Pressed Ball
13、,Low Loop Capability Short Heat Affected Zone,High Neck Strength : Fine Grain Structure,Conventional wire for high loop & short loop span,Long Loop Capability High tensile strength & Soft Wire,金线形状,32/54,键合工艺控制,.金球压着径 .金球压着厚度 .金线高度 .金线拉断强度 .金球剥离强度 .键合外观,33/54,键合主要不良项目,A,B,C,D,E,PAD,LEAD,.A/B/C/D/E不良
14、：金线分别在A、B、C、D、E点断开 .金线形状：金线间、金线与lead间，金线与芯片之间的距离。 .键合布线：必须与组装图一致。 .Lead形状：引线腿间，引线腿与金线间的距离。 .Lead镀层：镀层剥落等 .Al触须：易造成芯片内部短路。 .芯片外观。,34/54,键合参数,.温度：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。 .压力：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。 .超声功率：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。 .时间：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关 .弧度：控制金
15、线的形状。 .初期金球径：金球压着径、金球厚度、金球的密着性。,35/54,封入工艺,封入就是将键合后的制品与外界隔离开来，实现物理及化学上的保护，在量产性、均一性、成本上考虑，传递模法是现在比较流行的工艺。也就是将树脂压入加热到一定温度的金型内的方法。 封入的要求：电性能（绝缘性，介电性）良好吸水率、透湿率低密着性好一定的机械强度热膨胀系数小离子及放射性物质少耐热性、阻燃性好内应力小成形性好，周期短,36/54,树脂注入示意图,予热后的树脂经注塑口投入，在注塑杆加压后，流入并充满模腔，模腔内空气经空气出口溢出。,37/54,树脂难度与封入,热量 （温度*时间）,树脂块状态,液体状态,树脂予热,成形,射出,投入,开模,固化后状态,38/54,树脂主要成分,39/54,树脂的分类,40/54,封入工序品质,.孔隙原因：树脂与料筒间的间隙、树脂中的水分、树脂浇道内空气卷入。对策：树脂料饼尺寸、提高注塑压力、降低金型温度、提高熔融粘度。 .未充填原因：树脂制造中硬化物堵塞空气出口、注塑中树脂硬化、注塑时有死角。对策：减少丙酮不溶物、加大注塑口、改善流动性、降低树脂注入速度。 .金线变形原因：高粘度的树脂以高速进入膜腔、已经硬化的树脂进入膜腔对策：降低树脂粘度、加大注塑口、降低注入速度、降低金型温度、降低压力,
