半導(dǎo)體封裝工藝pdf

1、半導(dǎo)體制造工藝OFNZhang.2008.6.4 Tel: 622131/491 / 492008-6-16半導(dǎo)體發(fā)展史1.60年前，第一只晶體管在貝爾實驗室誕生，從此人類步入 了飛速發(fā)展的電子時代。2. 50年前，第一塊集成電路在TI公司誕生，從此我們進(jìn)入了 微電子時代。3.40年前，仙童公司出走的“8叛逆”中的諾依斯、摩爾和葛 羅夫創(chuàng)立了 Intel公司，來自仙童公司的另一位員工 C.Sporck則創(chuàng)立了 AMD他們的創(chuàng)業(yè)引發(fā)了自硅谷席卷全 球的高科技創(chuàng)業(yè)熱潮！4. 30 年前（1978年2月 16日），芝加哥的 Ward Christiansen 和Randy Seuss開發(fā)出第一個計算

2、機的公告牌系統(tǒng)，成為普 MInternet的啟明星，人類從此進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代。5.現(xiàn)在，3G移動視頻、GPS高清電視、RFID數(shù)不清的 高科技夢想要實現(xiàn)，所依靠的都是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展！“世界上沒有哪一個工業(yè)，像半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一樣充滿創(chuàng)新和變革。2/492 / 492008-6-16半導(dǎo)體制造過程分類前段(Front End )制程晶圓處理制程(Wafer Fabrication ;簡稱 Wafer Fab )、 晶圓針測制程(Wafer Probe );后段(Back End )封裝 (Packaging)、 測試制程(Final Test )3 / 493/492008-6-16圓制造過程片邊層刻

3、光洗驗裝 切圓表蝕拋清檢包4/49晶棒成晶棒裁切與檢測 外徑研磨4 / 492008-6-165 / 492008-6-165/49EXTERNAL LEAD6 / 492008-6-166/49半導(dǎo)體器件封裝概述. 半導(dǎo)體組裝技術(shù)(Assembly technology)的提高主要體現(xiàn)在它的封裝 型式(Package)不斷發(fā)展。.通常所指的組裝(Assembly)可定義為：利用膜技術(shù)及微細(xì)連接技術(shù)將 半導(dǎo)體芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate) 或塑料薄 片(Film)或印刷線路板中的導(dǎo)體部分連接以便引出接線引腳，并通過 可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立

4、體結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)。.從三極管時代的插入式封裝以及20世紀(jì)80年代的表面貼裝式封裝，發(fā) 展到現(xiàn)在的模塊封裝，系統(tǒng)封裝等等。.驅(qū)動半導(dǎo)體封裝形式不斷發(fā)展的動力是其價格和性能。低價格要求在 原有的基礎(chǔ)上降低成本，這樣材料用得越少越好，一次性產(chǎn)出越大越 好。高性能要求產(chǎn)品壽命長，能耐高低溫及高濕度等惡劣環(huán)境。半導(dǎo) 體生產(chǎn)廠家時時刻刻都想方設(shè)法降低成本和提高性能。7/497 / 492008-6-16封裝的作用封裝(Package)對于芯片來說是必須的，也是至關(guān)重要的。封裝也可以說是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著保護 芯片和增強導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電 路的橋梁和規(guī)

5、格通用功能的作用。封裝的主要作用有：(1)物理保護。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對 芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降，保護芯片表面以及連接引線 等；同時通過封裝使芯片的熱膨脹系數(shù)與框架或基板的熱膨脹系數(shù) 相匹配，這樣就能緩解由于熱等外部環(huán)境的變化而產(chǎn)生的應(yīng)力以及 由于芯片發(fā)熱而產(chǎn)生的應(yīng)力，從而可防止芯片損壞失效。(2)電氣連接。封裝的尺寸調(diào)整(間距變換)功能可由芯片的極細(xì)引 線間距，調(diào)整到實裝基板的尺寸間距，從而便于實裝操作。8/49(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格化。規(guī)格通用功能是指封裝的尺寸、形狀、引腳數(shù)量 、間距、長度等有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，既便于加工，又便于與印刷電路板相 配合，相關(guān)的生產(chǎn)線及生產(chǎn)設(shè)

6、備都懸有通用性。2008-6-16封裝的分類半導(dǎo)體（包括集成電路和分立器件）其芯片的封裝已經(jīng)歷了好幾代的變 遷，從DIP、SOP QFP PGA BG倒MCPI到SIP,技術(shù)指標(biāo)一代比一代先 進(jìn)，包括芯片面積與封裝面積之比越來越接近于 1,適用頻率越來越高， 耐溫性能越來越好，引腳數(shù)增多，引腳間距減小，重量減小，可靠性提 高，使用更加方便等等。封裝（Package）可謂種類繁多，而且每一種封裝 都有其獨特的地方，即它的優(yōu)點和不足之處，當(dāng)然其所用的封裝材料、 封裝設(shè)備、封裝技術(shù)根據(jù)其需要而有所不同。根據(jù)材料分類2008-6-169 / 49根據(jù)所用的材料來劃分半導(dǎo)體器件封裝形式有金屬封裝、陶瓷封

7、裝、金 屬一陶瓷封裝和塑料封裝。9/49封裝的分類根據(jù)外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類可分為引腳插入型、表面貼裝型和高級封裝DIPBGACSPPGAQFN熱，鹿觸4加ZIP沼P9陋尺寸勢翻讀l-Bv-vCrtrCrCrCWWMCM10/492008-6-16什么是半導(dǎo)體封裝測試？如從封裝測試的定義概念來講，應(yīng)該說:半導(dǎo)體的生產(chǎn)首先是芯 片的生產(chǎn)，如二極管，三極管，集成電路，都是先芯片的生產(chǎn)，然后是為 了加裝引腳連接，為了保護脆弱芯片的機械強度而進(jìn)行的包封，這個工藝過程叫封裝，然后為了剔除不合格品而進(jìn)行按標(biāo)準(zhǔn)的各種測量 和篩選，這個工藝過程叫測試.如下圖：客戶r、需小芯片 ,設(shè)計

8、2008-6-1611 / 4911/4912 / 492008-6-1612/49晶圓測試在半障微裂程中，晶圄裂程完成而尚未切割封 裝之前，卷了碓保晶圜的良率及避免橫裝的浪 費，必鄉(xiāng)直先逛行晶皆段的，底性演信式，測定式日寺 乃是以測官式械輿晶劇探十卡橫成測音式退路，以 探測金十探測晶粒 7導(dǎo)資料送往演炎作分析輿 判斷。是以晶囿李十測(Chip Probing ； CP)的 目的是金十封晶片做甯性功能演J官式、使1C在造入 橫裝前先遇濾出直性功能不良的晶片，以避免 不良品的增加提高裂造成本。13/4913 / 492008-6-16晶圓測試系統(tǒng)晶圓14 / 492008-6-1614/49研磨

9、研磨目的：將晶圓研磨到符合封裝形式及客戶要求的厚度2008-6-1615/49將晶圓背面（非作用K） 以磨砂輪粗/磨雨道 程序,研磨至所需厚度.2008-6-16已完成貼膠膜V研磨機作業(yè)l已完成研磨的晶m .16 / 49未磨片L已磨片16/49貼膜wafermetallic ringadhesive tape2008-6-16wafer mounting17 / 4917/49劃片劃片目的：將貼片后的晶圄，用劃片機將晶圓中相連 的晶粒切割分開，使其成為單獨的晶粒。作業(yè)流程:將鐵圈，晶圄放置于貼 膜機上后把膠膜貼在 晶圓的背面上2008-6-16I!占片完成晶HV貼片機作業(yè)完成撕膠膜晶B118

10、/4919 / 492008-6-1619/49wafertape丁 O.OTOnm20 / 492008-6-1620/49Sail ng Pitch or Steppng die size .Sa蜘 ait width or Kerf Mdthfta 2.2Scnbing streetKerf2008-6-1621 / 4921/49粘片粘片目的：從劃片后的晶圓中把單獨的晶粒取放在引線框 架上，并將其與銀槳和引線框架做粘合的動作。物料和輔助工具:II弓I線框架2008-6-1622 / 4922/49SINGLE ROW LEAD FRAMESMATIX LEAD FRAMESCAM 64

11、:HOLESLEADFRAWE PWCAVHY)6肺，0E 用三除 LEADrMME THICKNESSDEPRESSSOE RAIL*2008-6-16L“D FRAMEFCK*SS23 / 49INDexJNG HQLiSC-V BA-LEAD F3JERADtC/WHY)三二*7二 ThCKNESS23/4924 / 492008-6-1624/492008-6-1625 / 4925/49未粘片框架劃片后晶圓放在粘片機上 將引線框架點上銀槳后與 晶粒做粘合.完成粘片的框架2008-6-1626 / 4926/49焊線焊線目的：利用金線/銅線/鋁線連接晶片與引線框架的焊墊，使其連接 （焊

12、線是影響IC封裝制程良率最重要的工序）未焊線框架27/4927 / 492008-6-1628 / 492008-6-1628/49WIRE FEED SPOOLELECTRODE50- 120 KHz ULTRASONICGOLD WIRECAPILLARYCLAMPING TOOLHEATER BLOCKLEAD FRAMEHEATING ELEMENTS29 / 492008-6-1629/49CAPILLARYLEAD FRAMECLAMPING TOOLHEATER BLOCK30 / 492008-6-1630/4931 / 492008-6-1631/49CRITICAL PAR

13、AMETERSCAPUjjwrPAD TO PAD prc-32 / 492008-6-1632/4933 / 492008-6-1633/49模壓模壓目的：將完成焊線制程的IC放入模具中，以沖壓的 方式將熱固型樹脂填入模具中以保護IC。 （模壓是后段制程的關(guān)鍵工序）物料和輔助工具:34/492008-6-1635 / 492008-6-1635/49338 匕口3 + es corivtn: ora rnoiuAUTCUCL門F力 I FAC FRAfJEAl wvrtiM are filed m m與 aame wa/same runrer engt* giving bei:er rei

14、a lx ty： Actually, nnost of 3ssemtly I res hove sr aultMroc nold 3/steri.2008-6-1636 / 4936/49待模壓物料一VI模壓機作業(yè)2008-6-16-TYt iKtltllll*!*做腳聃他赳如近半母科楙榭1棚器HKMMMMNM鞘平明平中模壓完成岫37 / 4937/49后固化后固化目的：脫模后，再經(jīng)過烘烤26小H寺使膠體 充分硬化，增加膠體的強度以保護IC設(shè)備:烤箱38 / 4938/492008-6-16去溢料去溢料目的：經(jīng)過藥水的軟化后，采用高壓水噴淋的 方式將模封后殘留在塑封體及腳仔邊2008-6-16

15、39 / 4939/49電鍍機器電鍍后弓I線框架2008-6-1640/49電鍍電鍍目的：保護露在膠體外部的引線框架免于被氧化，并提供良 好的PC皈焊接之界面,以及良好的導(dǎo)電性與外觀。藥水:A.電解去膠槽藥水 B.銅化研槽藥水C.1M浸槽藥水D.電鍍槽藥水E,中和槽藥水 F.剝離槽藥水G.重工剝離槽藥水烘干烘干目的：防止錫須生長，造成引腳間短路.使鍍層更加均勻設(shè)備：烤箱41 / 4941/492008-6-16切筋(DFNP2x5)切筋目的：將整片引線框架切斷成為單個ICo材料和模具：* t完成電鍍框架42/4942 / 492008-6-1643 / 492008-6-1643/49切割(DFNWB2x2)切割目的：將整片引線框架切割成為單個IC材料和刀具：44/4944 / 492008-6-1645 / 492008-6-1645/49成品測試打標(biāo)成品測試目的：對產(chǎn)品進(jìn)行電性測試及外觀檢測，以判定材料是否符 合規(guī)格及要求，并對測試完成的材料加以