IC芯片封裝工藝介紹

IntroductionofICAssemblyProcess

IC封裝工藝簡(jiǎn)介艾ICProcessFlowCustomer客戶(hù)ICDesignIC設(shè)計(jì)WaferFab晶圓制造WaferProbe晶圓測(cè)試Assembly&TestIC封裝測(cè)試SMTIC組裝CompanyLogoICPackage（IC的封裝形式）Package--封裝體：指芯片（Die）和不同類(lèi)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(lèi)很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)：按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝

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；CompanyLogoICPackage（IC的封裝形式）

按封裝材料劃分為：

金屬封裝陶瓷封裝塑料封裝金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品；陶瓷封裝優(yōu)于金屬封裝，也用于軍事產(chǎn)品，占少量商業(yè)化市場(chǎng)；塑料封裝用于消費(fèi)電子，因?yàn)槠涑杀镜?，工藝?jiǎn)單，可靠性高而占有絕大部分的市場(chǎng)份額；CompanyLogoICPackage（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SMTCompanyLogoICPackage（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(gè)關(guān)鍵因素:封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近1:1；引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級(jí)，但是工藝難度也相應(yīng)增加；其中，CSP由于采用了FlipChip技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了

芯片面積/封裝面積=1:1，為目前最高級(jí)的技術(shù)；封裝形式和工藝逐步高級(jí)和復(fù)雜CompanyLogoICPackage（IC的封裝形式）

QFN—QuadFlatNo-leadPackage四方無(wú)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芯片尺寸級(jí)封裝CompanyLogoICPackage

Structure（IC結(jié)構(gòu)圖）TOPVIEWSIDEVIEWLeadFrame

引線框架GoldWire

金線DiePad

芯片焊盤(pán)Epoxy

銀漿MoldCompound環(huán)氧樹(shù)脂CompanyLogoRawMaterialinAssembly(封裝原材料)【W(wǎng)afer】晶圓……CompanyLogoRawMaterialinAssembly(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(huì)在上面進(jìn)行鍍銀、

NiPdAu等材料；L/F的制程有Etch和Stamp兩種；易氧化，存放于氮?dú)夤裰?，濕度小?0%RH;除了BGA和CSP外，其他Package都會(huì)采用LeadFrame，

BGA采用的是Substrate；CompanyLogoRawMaterialinAssembly(封裝裝原原材材料料)【GoldWire】】焊接接金金線線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)芯芯片片和和外外部部引引線線框框架架的的電電性性和和物物理理連連接接；；金線線采采用用的的是是99.99%的高高純純度度金金；；同時(shí)時(shí)，，出出于于成成本本考考慮慮，，目目前前有有采采用用銅銅線線和和鋁鋁線線工工藝藝的的。。優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是成成本本降降低低，，同同時(shí)時(shí)工工藝藝難難度度加加大大，，良良率率降降低低；；線徑徑?jīng)Q決定定可可傳傳導(dǎo)導(dǎo)的的電電流流；；0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；CompanyLogoRawMaterialinAssembly(封裝原原材料料)【MoldCompound】】塑封料料/環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂主要成成分為為：環(huán)環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂及及各種種添加加劑（（固化化劑，，改性性劑，，脫模模劑，，染色色劑，，阻燃燃劑等等）；；主要功功能為為：在在熔融融狀態(tài)態(tài)下將將Die和LeadFrame包裹起起來(lái)，，提提供供物理理和電電氣保保護(hù)，，防止止外界界干擾擾；存放條條件：：零下下5°保存，，常溫溫下需需回溫溫24小時(shí)；；CompanyLogoRawMaterialinAssembly(封裝原原材料料)成分為為環(huán)氧氧樹(shù)脂脂填充充金屬屬粉末末（Ag）；有三個(gè)個(gè)作用用：將將Die固定在在DiePad上；散散熱熱作用用，導(dǎo)導(dǎo)電作作用；；-50°以下存存放，，使用用之前前回溫溫24小時(shí)；【Epoxy】】銀漿CompanyLogoTypicalAssemblyProcessFlowFOL/前段EOL/中段Plating/電鍍EOL/后段FinalTest/測(cè)試CompanyLogoFOL–FrontofLine前段工工藝BackGrinding磨片WaferWaferMount晶圓安安裝WaferSaw晶圓切切割WaferWash晶圓清清洗DieAttach芯片粘粘接EpoxyCure銀漿固固化WireBond引線焊焊接2ndOptical第二道道光檢檢3rdOptical第三道道光檢檢EOLCompanyLogoFOL–BackGrinding背面減減薄Taping粘膠帶帶BackGrinding磨片De-Taping去膠帶帶將從晶晶圓廠廠出來(lái)來(lái)的Wafer進(jìn)行背背面研研磨，，來(lái)減減薄晶晶圓達(dá)達(dá)到封封裝裝需要要的厚厚度（（8mils~10mils）；磨片時(shí)時(shí)，需需要在在正面面（ActiveArea）貼膠膠帶保保護(hù)電電路區(qū)區(qū)域同同時(shí)研研磨背背面。。研磨磨之后后，去去除膠膠帶，，測(cè)量量厚度度；CompanyLogoFOL–WaferSaw晶圓切切割WaferMount晶圓安安裝WaferSaw晶圓切切割WaferWash清洗將晶圓圓粘貼貼在藍(lán)藍(lán)膜（（Mylar）上，，使得得即使使被切切割開(kāi)開(kāi)后，，不會(huì)會(huì)散落落；通過(guò)SawBlade將整片片Wafer切割成成一個(gè)個(gè)個(gè)獨(dú)獨(dú)立的的Dice，方便便后面面的DieAttach等工序序；WaferWash主要清清洗Saw時(shí)候產(chǎn)產(chǎn)生的的各種種粉塵塵，清清潔Wafer；CompanyLogoFOL–WaferSaw晶圓切切割WaferSawMachineSawBlade(切割刀刀片)：LifeTime：900~1500M；SpindlierSpeed：30~50Krpm：FeedSpeed：30~50/s;CompanyLogoFOL–2ndOpticalInspection二光檢檢查主要是是針對(duì)對(duì)WaferSaw之后在在顯微微鏡下下進(jìn)行行Wafer的外觀觀檢查查，是是否有有出現(xiàn)現(xiàn)廢品品。ChippingDie崩邊邊CompanyLogoFOL–DieAttach芯片粘粘接WriteEpoxy點(diǎn)銀漿漿DieAttach芯片粘粘接EpoxyCure銀漿固固化EpoxyStorage：零零下50度存放放；EpoxyAging：使使用之之前回回溫，，除去去氣泡泡；EpoxyWriting：點(diǎn)點(diǎn)銀漿漿于L/F的Pad上，Pattern可選；CompanyLogoFOL––DieAttach芯片粘接接芯片拾取取過(guò)程：：1、EjectorPin從wafer下方的Mylar頂起芯片片，使之之便于脫脫離藍(lán)藍(lán)膜；2、Collect/Pickuphead從上方吸吸起芯片片，完成成從Wafer到L/F的運(yùn)輸過(guò)過(guò)程；3、Collect以一定的的力將芯芯片Bond在點(diǎn)有銀銀漿的L/F的Pad上，具體體位置可可控；4、BondHeadResolution：X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；5、BondHeadSpeed：1.3m/s；CompanyLogoFOL––DieAttach芯片粘接接EpoxyWrite：Coverage>75%;DieAttach：Placement<0.05mm;CompanyLogoFOL––EpoxyCure銀漿固化化銀漿固化化：175°°C，1個(gè)小時(shí)；；N2環(huán)境，防防止氧化化：DieAttach質(zhì)量檢查查：DieShear（芯片剪剪切力））CompanyLogoFOL––WireBonding引線焊接接利用高純純度的金金線（Au）、銅銅線（Cu）或鋁線線（Al）把Pad和Lead通過(guò)焊接接的方法法連接起起來(lái)。Pad是芯片上上電路的的外接點(diǎn)點(diǎn)，，Lead是LeadFrame上的連連接點(diǎn)。。W/B是封裝工工藝中最最為關(guān)鍵鍵的一部部工藝。。CompanyLogoFOL––WireBonding引線焊接接KeyWords：Capillary：陶瓷劈劈刀。W/B工藝中最最核心的的一個(gè)BondingTool，內(nèi)部為為空心，，中間穿穿上金線線，并分分別在芯芯片的Pad和LeadFrame的Lead上形成第第一和第第二焊點(diǎn)點(diǎn)；EFO：打火桿桿。用于于在形成成第一焊焊點(diǎn)時(shí)的的燒球。。打火桿桿打火形形成高溫溫，將外外露于Capillary前端的金金線高溫溫熔化成成球形，，以便在在Pad上形成第第一焊點(diǎn)點(diǎn)（BondBall）；BondBall：第一焊焊點(diǎn)。指指金線在在Cap的作用下下，在Pad上形成的的焊接點(diǎn)點(diǎn)，一般般為一個(gè)個(gè)球形；；Wedge：第二焊焊點(diǎn)。指指金線在在Cap的作用下下，在LeadFrame上形成的的焊接點(diǎn)點(diǎn)，一般般為月牙牙形（或或者魚(yú)尾尾形）；；W/B四要素：：壓力（（Force）、超聲聲（USGPower）、時(shí)間間（Time）、溫度度（Temperature）；CompanyLogoFOL–WireBonding引線焊接陶瓷的Capillary內(nèi)穿金線，并并且在EFO的作用下，高高溫?zé)?；金線在Cap施加的一定壓壓力和超聲的的作用下，形形成BondBall；金線在Cap施加的一定壓壓力作用下，，形成Wedge；CompanyLogoFOL–WireBonding引線焊接EFO打火桿在磁嘴嘴前燒球Cap下降到芯片的的Pad上，加Force和Power形成第一焊點(diǎn)點(diǎn)Cap牽引金線上升升Cap運(yùn)動(dòng)軌跡形成成良好的WireLoopCap下降到LeadFrame形成焊接Cap側(cè)向劃開(kāi)，將將金線切斷，，形成魚(yú)尾Cap上提，完成一一次動(dòng)作CompanyLogoFOL–WireBonding引線焊接WireBond的質(zhì)量控制：：WirePull、StitchPull（金線頸部和和尾部拉力））BallShear（金球推力））WireLoop（金線弧高））BallThickness（金球厚度））CraterTest（彈坑測(cè)試））Intermetallic（金屬間化合合物測(cè)試）SizeThicknessCompanyLogoFOL–3rdOpticalInspection三光檢查檢查DieAttach和WireBond之后有無(wú)各種種廢品CompanyLogoEOL–EndofLine后段工藝Molding注塑EOLLaserMark激光打字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/QFPpackageCompanyLogoEOL–Molding（注塑）為了防止外部部環(huán)境的沖擊擊，利用EMC把WireBonding完成后的產(chǎn)品品封裝起來(lái)來(lái)的的過(guò)程，并需需要加熱硬化化。BeforeMoldingAfterMoldingCompanyLogoEOL–Molding（注塑）MoldingTool（模具）EMC（塑封料）為為黑色塊狀，，低溫存儲(chǔ)，，使用前需先先回溫。其特特性性為：在高溫溫下先處于熔熔融狀態(tài)，然然后會(huì)逐漸硬硬化，最終成成型。Molding參數(shù)：MoldingTemp：175~185°C；ClampPressure：3000~4000N；TransferPressure：1000~1500Psi；TransferTime：5~15s；CureTime：60~120s；CavityL/FL/FCompanyLogoEOL–Molding（注塑）MoldingCycle-L/F置于模具中，，每個(gè)Die位于Cavity中，模具合模模。-塊狀EMC放入模具孔中中-高溫下，EMC開(kāi)始熔化，順順著軌道流向向Cavity中-從底部開(kāi)始，，逐漸覆蓋芯芯片-完全覆蓋包裹裹完畢，成型型固化CompanyLogoEOL–LaserMark（激光打字））在產(chǎn)品（Package）的正面或者者背面激光刻刻字。內(nèi)容有有：產(chǎn)品名稱(chēng)稱(chēng)，生產(chǎn)日期期，生產(chǎn)批次次等；BeforeAfterCompanyLogoEOL–PostMoldCure（模后固化））用于Molding后塑封料的固固化，保護(hù)IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消消除內(nèi)部應(yīng)力力。CureTemp：175+/-5°C；CureTime：8HrsESPECOven4hrsCompanyLogoEOL–De-flash（去溢料）BeforeAfter目的：De-flash的目的在于去去除Molding后在管體周?chē)鷩鶯ead之間多多余余的溢料；方方法：弱酸酸浸泡，高壓壓水沖洗；CompanyLogoEOL–Plating（電鍍）BeforePlatingAfterPlating利用金屬和化化學(xué)的方法，，在Leadframe的表面鍍鍍上上一層鍍層，，以防止外界界環(huán)境的影響響（潮濕和和熱）。并且且使元器件在在PCB板上容易焊接接及提提高導(dǎo)導(dǎo)電性。電鍍一般有兩兩種類(lèi)型：Pb-Free：無(wú)鉛電鍍，，采用的是>99.95%的高純度度的的錫（Tin），為目前普普遍采用的技技術(shù)，符合Rohs的要求；Tin-Lead：鉛錫合金。。Tin占85%，Lead占15%，由于不符合合Rohs，目前基本被