簡析半導(dǎo)體封裝生產(chǎn)線工藝流程

簡析半導(dǎo)體封裝生產(chǎn)線工藝流程摘要：半導(dǎo)體制造工藝過程包含前道與后道兩部分。半導(dǎo)體前道制造工藝是復(fù)雜的工藝流程控制，動(dòng)則幾百步的流程，流程之間，流程與設(shè)備、批次、工藝相互影響，是半導(dǎo)體前道的主要特點(diǎn)，也是世界公認(rèn)最復(fù)雜的制造過程之一。半導(dǎo)體后道工藝流程較簡單，但由于多品種，小批量，加上分批、合批等必須步驟而導(dǎo)致復(fù)雜。半導(dǎo)體后道封裝工序流程是同時(shí)具備流程型與離散型的混合型復(fù)雜制造過程。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體；封裝生產(chǎn)線；工藝流程引言半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體在收音機(jī)、電視機(jī)及測溫上有廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性可受控制，范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料。無論從科技或經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體的重要性都非常巨大。今日大部分電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或數(shù)字錄音機(jī)中的核心單元都與半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)系。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等。一、半導(dǎo)體的分類半導(dǎo)體材料很多，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體兩大類。鍺與硅是最常用的元素半導(dǎo)體；化合物半導(dǎo)體包括第皿與第V族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第口與第VI族化合物（硫化鎘、硫化鋅等）、氧化物（錳、鉻、鐵、銅的氧化物），及由皿-V族化合物與口-VI族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。半導(dǎo)體的分類按其制造技術(shù)可分為集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，這些還會被分成小類。還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。還有按照其所處理的信號，可分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。二、半導(dǎo)體后道封裝工藝流程（1）磨片也叫背面磨薄，芯片在裝配前必須磨薄，磨片時(shí)需在片上噴撒上離子水，硅片被磨薄到200到500ym的厚度，較薄的硅片更容易劃成小片并改善散熱。更薄的芯片也減小最終集成電路管殼的外形尺寸與重量。設(shè)備自動(dòng)化程度高，在半導(dǎo)體封裝企業(yè)中現(xiàn)已采用自動(dòng)化設(shè)備，并與劃片工序在一個(gè)機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)。（2）分片也叫劃片，劃片使用金剛石刀刃的劃片鋸把每個(gè)芯片從硅片切割下來。在劃片前，將硅片從片架上取下來并放到一個(gè)固定在剛性框架的貼膜上。該貼膜保持硅片的完整性，直到下道裝片工序?qū)⑺泄杵∑∠聛?。?shí)際當(dāng)劃片工序完成時(shí)，整個(gè)硅片看上去還是一整塊，硅片被噴離子水的圓鋸，然后用25ym厚的金剛石刀，在x與y方向分別劃片。（3）裝片也叫裝架，劃片后，硅片被放到盒子中，移動(dòng)到裝片工作區(qū)，自動(dòng)貼片機(jī)從硅片上自動(dòng)一次取下一片芯片，裝到引線框架上，引線框架由一臺自動(dòng)引線框架機(jī)自動(dòng)傳送，引線框架機(jī)將成捆已做好的引線框架送到自動(dòng)貼片機(jī)，自動(dòng)貼片機(jī)根據(jù)有無墨點(diǎn)提供的硅片分布圖數(shù)據(jù)來選出硅片上的芯片進(jìn)行貼片。要在人工監(jiān)視下進(jìn)行，有液晶屏實(shí)時(shí)顯示裝片情況。一般使用環(huán)氧樹脂粘貼、共晶焊粘貼與玻璃焊料粘貼。引線框架是向下游廠家訂制的。由于其規(guī)格業(yè)界已形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，除了一些特殊的新型芯片外一般不需要單獨(dú)訂購，因此引線框架的供應(yīng)不會影響生產(chǎn)進(jìn)度。但若是新型號的芯片，由于生產(chǎn)工藝需要重新定制與訂購相關(guān)原材料，因此生成周期會變長。（4）鍵合將芯片表面的鋁壓點(diǎn)與引線框架上或基座上電極內(nèi)端進(jìn)行電氣連接。鍵合線是銅或是±5ym。鍵合線是銅Au或是鋁AI。通常引線直徑在25ym到75ym之間。引線的標(biāo)準(zhǔn)直徑是25，用在壓點(diǎn)間距是70的芯片上。一般采用熱壓鍵合、超聲鍵合與熱超聲球鍵合。由于芯片每個(gè)管腳都需要逐個(gè)鍵合，一個(gè)芯片至少兩個(gè)管腳，有一些芯片管腳在300個(gè)以上，加工設(shè)備要在人工監(jiān)視下進(jìn)行，因此這個(gè)工序是系統(tǒng)的瓶頸之一。鍵合是生產(chǎn)線上設(shè)備最多的工序。（5）塑封（塑料封裝）封裝方式分成三種，傳統(tǒng)封裝、塑料封裝與陶瓷封裝。塑料封裝方式在全世界芯片生產(chǎn)過程中占到封裝的95%，使用環(huán)氧樹脂集合物將已完成引線鍵合的芯片與引線框架完全包封起來。具體過程是將完成引線鍵合的芯片與引線框架預(yù)熱，然后將其置于壓模機(jī)的封裝模上，壓膜機(jī)啟動(dòng)后關(guān)閉上下模，將半融化的樹脂擠入模中，待樹脂填充硬化后，開模取出成品。塑料封裝已成為業(yè)界主流。塑封能防止?jié)駳馊肭?，起到支撐?dǎo)線、散熱與便于焊裝的目的。關(guān)鍵是模具的問題。針對不同封裝方式與尺寸需要選擇不同的模具。模具雖然也是專用設(shè)備，但價(jià)錢適中，并不制約生產(chǎn)線的瓶頸。塑封以后一直到裝箱前工藝順序不是固定的，根據(jù)設(shè)備情況與各種芯片的加工工藝路線而定，每種設(shè)備所能完成的工序也不相同。如生產(chǎn)雙邊直插陣列DIP、單邊直插陣列SIP封裝方式的設(shè)備，就是一起處理去飛邊、打彎、測試、包裝工序，還有將測試與包裝工序合并在一起的一體機(jī)。（6）去廢邊也叫剪切與成型，或是去飛邊。一旦塑封完成后，除了有從集成電路的管殼中伸出的為了裝配到電路板上所必要的管腳，管殼周圍還有多余材料，如不需要的連接材料及其部分突出樹脂需去飛邊的步驟。去飛邊工序就是從管殼周圍去除這些多余的材料。（7）電鍍管腳成型后，接著施加上一層很薄的管腳涂層，以防止腐蝕與氧化，只要是電鍍沉淀技術(shù)，通常焊料是錫。（8）打彎也叫管腳成型，鑄模成型后的集成電路條帶被放到管腳去邊成型工具中，管腳加工成必要的形狀，用于表面貼片（SMT）封裝的L型腳與J型管腳，還有用于直插式的管腳。（9）激光打印根據(jù)訂制的圖案印在芯片上。（10）測試測試設(shè)備昂貴，也是影響產(chǎn)能的主要因素。工序段工藝描述：包括電氣性能與外觀檢測。電氣性能測試：集成電路的測試要在自動(dòng)測試設(shè)備（ATE）上進(jìn)行單芯片測試。在測試過程中迅速將每個(gè)集成電路插入測試儀的電氣連接小孔中，小孔中有彈性的針，被稱為彈簧針，使芯片管腳通過接觸這些針實(shí)現(xiàn)電學(xué)測試。外觀檢測：檢測人員使用顯微鏡觀察每個(gè)封裝好的芯片，是否有缺角等外觀瑕疵。(11)包裝將芯片包裝成三種類型，料條、料盤與卷盤。料條是針對直插型的封裝，料盤與卷盤只要針對貼片型的封裝。設(shè)備自動(dòng)化狀況：設(shè)備自動(dòng)化程度高。針對一些封裝類型，包裝與測試有時(shí)在一個(gè)設(shè)備上完成。(12)人工裝箱工序段工藝描述：按著一定數(shù)量裝到小包裝的箱子里，如2000片放到一個(gè)小包裝中，在箱子外邊打印上條碼與芯片信息，再將小包裝根據(jù)訂單裝到大包裝中，便于發(fā)貨運(yùn)輸，并要在大包裝外邊打印上所有小包裝的條碼信息與發(fā)貨地址。結(jié)束語通過對半導(dǎo)體后道生產(chǎn)線工藝流程的分析，可得出國內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)大量采