IntroductionofICAssemblyProcess

IC封裝工藝簡(jiǎn)介IntroductionofICAssemblyProcess一、概念

半導(dǎo)體芯片封裝是指利用膜技術(shù)及細(xì)微加工技術(shù)，將芯片及其他要素在框架或基板上布局、粘貼固定及連接，引出接線端子并通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。此概念為狹義的封裝定義。更廣義的封裝是指封裝工程，將封裝體與基板連接固定，裝配成完整的系統(tǒng)或電子設(shè)備，并確保整個(gè)系統(tǒng)綜合性能的工程。將前面的兩個(gè)定義結(jié)合起來(lái)構(gòu)成廣義的封裝概念。半導(dǎo)體封裝的目的及作用

第一，保護(hù)：半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)車(chē)間都有非常嚴(yán)格的生產(chǎn)條件控制，恒定的溫度（230±3℃）、恒定的濕度（50±10%）、嚴(yán)格的空氣塵埃顆粒度控制（一般介于1K到10K）及嚴(yán)格的靜電保護(hù)措施，裸露的裝芯片只有在這種嚴(yán)格的環(huán)境控制下才不會(huì)失效。但是，我們所生活的周?chē)h(huán)境完全不可能具備這種條件，低溫可能會(huì)有-40℃、高溫可能會(huì)有60℃、濕度可能達(dá)到100%，如果是汽車(chē)產(chǎn)品，其工作溫度可能高達(dá)120℃以上，為了要保護(hù)芯片，所以我們需要封裝。第二，支撐：支撐有兩個(gè)作用，一是支撐芯片，將芯片固定好便于電路的連接，二是封裝完成以后，形成一定的外形以支撐整個(gè)器件、使得整個(gè)器件不易損壞。半導(dǎo)體封裝的目的及作用第三，連接：連接的作用是將芯片的電極和外界的電路連通。引腳用于和外界電路連通，金線則將引腳和芯片的電路連接起來(lái)。載片臺(tái)用于承載芯片，環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑用于將芯片粘貼在載片臺(tái)上，引腳用于支撐整個(gè)器件，而塑封體則起到固定及保護(hù)作用。第四，可靠性：任何封裝都需要形成一定的可靠性，這是整個(gè)封裝工藝中最重要的衡量指標(biāo)。原始的芯片離開(kāi)特定的生存環(huán)境后就會(huì)損毀，需要封裝。芯片的工作壽命，主要決于對(duì)封裝材料和封裝工藝的選擇。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ICPackage（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；ICPackage（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；ICPackage（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SMTICPackage（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ICPackage（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ICPackage

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塑封料RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【W(wǎng)afer】晶圓晶圓是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱(chēng)為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能之IC產(chǎn)品。RawMaterialinAssembly(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；RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【GoldWire】焊接金線實(shí)現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物

理連接；金線采用的是99.99%的高純度金；同時(shí)，出于成本考慮，目前有采用銅

線和鋁線工藝的。優(yōu)點(diǎn)是成本降低，

同時(shí)工藝難度加大，良率降低；線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；0.8mil，

1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；RawMaterialinAssembly(封裝原材料)【MoldCompound】塑封料/環(huán)氧樹(shù)脂主要成分為：環(huán)氧樹(shù)脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫

模劑，染色劑，阻燃劑等）；主要功能為：在熔融狀態(tài)下將Die和LeadFrame包裹起來(lái)，

提供物理和電氣保護(hù)，防止外界干擾；存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時(shí)；RawMaterialinAssembly(封裝原材料)成分為環(huán)氧樹(shù)脂填充金屬粉末（Ag）；有三個(gè)作用：將Die固定在DiePad上；

散熱作用，導(dǎo)電作用；-50°以下存放，使用之前回溫24小時(shí)；【Epoxy】銀漿---環(huán)氧樹(shù)脂TypicalAssemblyProcessFlowFOL/前段EOL/中段Plating/電鍍EOL/后段FinalTest/測(cè)試FOL–FrontofLine前段工藝BackGrinding磨片Wafer晶圓WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash晶圓清洗DieAttach芯片粘接EpoxyCure銀漿固化WireBond引線焊接2ndOptical第二道光檢3rdOptical第三道光檢EOLFOL–BackGrinding磨片Taping粘膠帶BackGrinding磨片De-Taping去膠帶將從晶圓廠出來(lái)的Wafer晶圓進(jìn)行背面研磨，來(lái)減薄晶圓達(dá)到封裝需要的厚度（8mils~10mils）；磨片時(shí)，需要在正面（ActiveArea）貼膠帶保護(hù)電路區(qū)域

同時(shí)研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測(cè)量厚度；FOL–WaferSaw晶圓切割WaferMount晶圓安裝WaferSaw晶圓切割WaferWash清洗將晶圓粘貼在藍(lán)膜（Mylar）上，使得即使被切割開(kāi)后，不會(huì)散落；通過(guò)SawBlade將整片Wafer切割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的Dice，方便后面的

DieAttach等工序；WaferWash主要清洗Saw時(shí)候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer；FOL怨–W刊afe喝rS填aw晶圓切越割Wafe甘rSa彩wMa灘chin簡(jiǎn)eSaw蒙Blad擾e(切割刀疤片)：Life怨Tim歲e：900~豈1500晌M；Spi虎ndl怠ier血Sp斜eed：30~5棉0Kr批pm：Fee匹dS址pee驚d：30~確50/塌s;FOL–做2nd比Opt孩ical欲Ins院pect規(guī)ion二光檢查主要是暈針對(duì)Waf轎er烤Saw之后在思顯微鏡粗下進(jìn)行Wafe峰r的外觀語(yǔ)檢查，昨是否有裳出現(xiàn)廢鞋品。Chip晚ping散Die崩邊FOL–鎖Die友Att娛ach芯片粘接Wri浴te問(wèn)Epo腐xy點(diǎn)環(huán)氧樹(shù)賠脂Die笑At漢tac需h芯片粘籌接Epo渾xy方Cur慕e環(huán)氧樹(shù)早脂固化Epo扯xy減St勇ora宴ge：

零軟下50度存放識(shí)；使用之前伸回溫，除奶去氣泡；Epox另yW美riti射ng：

點(diǎn)挪銀漿于L/F的Pad上，Pat絲式ter竭n可選；第一步：纖頂針從藍(lán)眼膜下面將駁芯片往上暢頂、同時(shí)海真空吸嘴綁將芯片往乞上吸，將對(duì)芯片與膜戶(hù)藍(lán)脫離。FOL–涌Die銷(xiāo)Att金ach芯片粘將接第二步：芝將液態(tài)環(huán)中氧樹(shù)脂涂慨到引線框丈架的臺(tái)載隨片臺(tái)上。FOL屠–D險(xiǎn)ie柳Att吩ach芯片粘氏接第三步陪：將芯錄片粘貼傅到涂好喂環(huán)氧樹(shù)射脂的引警線框架盆上。FOL將–D伍ie鍵Att榴ach芯片粘氧接FOL–溫Epo默xyC旅ure環(huán)氧樹(shù)脂固化環(huán)氧樹(shù)脂蓬固化：-17榜5°C，1個(gè)小時(shí)；N2環(huán)境，防炒止氧化：Die毅Atta每ch質(zhì)量檢杯查：Die怒Sh刻ear（芯片剪蒸切力）FOL–妖Wir嗎eBo同ndin臺(tái)g引線焊接利用高末純度的關(guān)金線（Au）、銅妥線（Cu）或鋁線漸（Al）把Pad和引線憲通過(guò)焊僵接的方賺法連接傘起來(lái)。Pad是芯片宴上電路魔的外接領(lǐng)點(diǎn)，引穩(wěn)線是引食線框架殊上的懇連接點(diǎn)糖。引線焊接書(shū)是封裝工罩藝中最為持關(guān)鍵的一青部工藝。FOL–見(jiàn)Wir話eBo換ndin旅g引線焊濾接Key術(shù)Word都s：Cap遮ill漏ary：陶瓷璃劈刀。W/B工藝中膛最核心褲的一個(gè)Bond藍(lán)ing皆Tool，內(nèi)部為滋空心，中扁間穿上金庫(kù)線，并分泄別在芯片凳的Pad和引線框個(gè)架的引線嚷上形成繩第一和伙第二焊砌點(diǎn)；EFO：打火桿督。用于在回形成第一光焊點(diǎn)時(shí)的撈燒球。打紀(jì)火桿打火裹形成高溫汁，將外露指于Cap幸ill溝ary前端的嗚金線高水溫熔化噴成球形拉，以便境在Pad上形成短第一焊臣點(diǎn)（Bond什Bal虧l）；Bon胞dB獨(dú)all：第一焊從點(diǎn)。指金稠線在Cap的作用下坡，在Pad上形成順的焊接細(xì)點(diǎn)，一曬般為一姐個(gè)球形剩；Wedg彩e：第二焊雨點(diǎn)。指金術(shù)線在Cap的作用下室，在Lead聲Fra洗me上形成的炒焊接點(diǎn)，變一般為月漠牙形（或盈者魚(yú)尾形憤）；W/B四要素：迷壓力（Forc曲e）、超聲婚（USG綁Powe憶r）、時(shí)間服（Time）、溫蹈度（Tem雞per允atu敢re）；FOL益–W質(zhì)ire冤Bo步ndi目ng引線焊接EFO打火桿廁在磁嘴狐前燒球Cap下降到芯嚴(yán)片的Pad上，加For找ce和Powe治r形成第一串焊點(diǎn)Cap牽引金鹿線上升Cap運(yùn)動(dòng)軌跡房誠(chéng)形成良好愈的Wir妨eL芝oopCap下降到Lead壇Fra波me形成焊接Cap側(cè)向劃開(kāi)集，將金線砌切斷，形享成魚(yú)尾Cap上提，污完成一痰次動(dòng)作FOL–層Wir層eBo追ndin顛g引線焊接Wire縱Bon鈴d的質(zhì)量遮控制：Wir盟eP藝ull、Sti瘦tch輩P端ull（金線矩頸部和額尾部拉番力）Ball賣(mài)She斬ar（金球推屯力）Wire致Loo個(gè)p（金線胡弧高）Bal塵lT不hic盡kne顧ss（金球?qū)雍穸龋〤ra欲ter扭Te都st（彈坑測(cè)賓試）Inte鞠rmet系alli半c（金屬蛾間化合苗物測(cè)試曲）Siz聾eThi迫ckn鳳essFOL–鍛3rd霧Opt貓ical閑Ins秋pect陰ion三光檢洲查檢查Die廚At椅tac罩h和Wir歡eB枯ond之后有無(wú)坊各種廢品EOL占–E析nd因of潛Lin湊e后段工敞藝Mol礙din淹g注塑EOLLas棗er珍Mar板k激光打字PMC高溫固化De-f亮lash地/Pla滔tin組g去溢料/電鍍Trim革/For澤m切筋/成型4th盒Opti夫cal第四道光高檢Ann折eal惹ing電鍍退火EOL–顯Mol競(jìng)ding（注塑）為了防丟止外部熊環(huán)境的叫沖擊，憑利用塑紀(jì)封料把引線鍵命合完成后百的產(chǎn)品封旨裝起渣來(lái)即的過(guò)程，繁并需要加葛熱硬化。Befo施reM賞oldi壘ngAfte帶rMo桃ldin萬(wàn)gEOL后–M仍old浴ing（注塑竭）Mold盲ing牧Tool（模具）EMC（塑封盲料）為磁黑色塊紀(jì)狀，低副溫存儲(chǔ)李，使用完前需先末回溫。找其特鎖性為：節(jié)在高溫緊下先處飄于熔融室狀態(tài)，拼然后會(huì)匆逐漸硬省化，最預(yù)終成型嫂。Mol炎din炸g參數(shù)：Mold以ing鼠Temp：175抹~18產(chǎn)5°C；Clam辛pPr堵essu伸re：3000南~400酷0N；Tran匪sfer改Pre朝ssur績(jī)e：100谷0~1老500雖Psi；Tra扁nsf禁er相Tim主e：5~15怖s；Cur岸eT銳ime：60~1桿20s；Cavi攪tyL/FL/FEOL–協(xié)Mol垃ding（注塑）Mold罪ing居Cycl貢e-塊狀塑殲封料放漲入模具籮孔中-高溫下脅，塑封汽料開(kāi)始嫩熔化，愁順著軌僻道流向駁孔穴中-從底部畏開(kāi)始，帥逐漸覆盆蓋芯片-完全覆蓋文包裹完畢迎，成型固頃化EOL–濤Las今erM溪ark（激光打段字）在產(chǎn)品（Pac誦kag飽e）的正郵面或者賴(lài)背面激池光刻字趨。內(nèi)容島有：產(chǎn)挪品名稱(chēng)獅，生產(chǎn)春日期，富生產(chǎn)批泊次等；Bef堅(jiān)oreAft畏erEOL–底Pos超tMo帆ldC掩ure（模后賓固化）用于Mold異ing后塑封料腔的固化，葵保護(hù)IC內(nèi)部結(jié)灣構(gòu)，消惱除內(nèi)部等應(yīng)力。Cure撓Tem鎖p：175+嫁/-5°效C；Cure茅Tim下e：8HrsESPE饅COv寫(xiě)en4hr奮sEOL潛–D叉e-f附las思h（去溢練料）Bef蒼oreAfte撞r目的：去溢料的目的在志于去除模莖具后在管奇體周?chē)司€之間摘多愿余的溢料桃；

方法罩：弱酸浸舅泡，高壓炒水沖洗；EOL–驢Pla拆ting（電鍍擦）Befo貧reP餡lati菊ngAfte乳rPl蛇atin可g利用金我屬和化溫學(xué)的方柴法，在縫引線框汁架的表糾面箱鍍上艙一層鍍死層，以愚防止外菠界環(huán)境祖的影響輸（潮濕潮和熱）啄。并且然使元器筍件在PCB板上容脈易焊接弓及姜提高泥導(dǎo)電性勺。電鍍一嶼般有兩頁(yè)種類(lèi)型月：Pb-F塊ree：無(wú)鉛周電鍍，存采用的腦是>99淡.95貿(mào)%的高純堡度的錫干（Tin），為舟目前普悔遍采用撤的技術(shù)槐，符合Rohs的要求培；Tin-湊Lead：鉛錫憤合金。Tin占85%，Lea錦d占15%，由于腥不符合Roh促s，目前基緊本被淘汰商；EOL悠–P獅ost財(cái)An未nea售lin雅gB毛ake（電鍍臂退火）目的：析讓無(wú)鉛電露鍍后的產(chǎn)道品在高溫挑下烘烤一疲段時(shí)間，戰(zhàn)目的在于醋消除電灶鍍層潛在瓜的晶須生總長(zhǎng)的問(wèn)題;條件：150+雀/-5C朱;2H任rs；晶須晶須，傘是指錫芬在長(zhǎng)時(shí)諒間的潮喝濕環(huán)境優(yōu)和溫度身變化環(huán)殲境下生撒長(zhǎng)出的租一種須散狀晶體頓，可能飾導(dǎo)致產(chǎn)水品引腳制的短路。EOL–愉Tri兄m&Fo蘿rm（切筋材成型）Trim：將一條股片的引線亡框架切割劃成單獨(dú)的Uni汗t（IC）的過(guò)程繭；Form：對(duì)切偵筋后的IC產(chǎn)品進(jìn)行滋引腳成型竭，達(dá)到工熟藝需要求述的形狀，估并放粒置進(jìn)Tub災(zāi)e或者Tra略y盤(pán)中；EOL片–T獻(xiàn)rim渴&Fo遞rm（切筋成寄型）Cutt仿ing諒Tool計(jì)&For牧min裹gP盒unc身hCutt直ing門(mén)DieStri刮pper意PadFor辨min身gD習(xí)ie1234EOL–印Fin坐alV乳isua尸lIn禽spec丸tion（第四肉道光檢弟）Fina匙lVi允sual榨Ins指pect屑ion-其FVI在低倍遍放大鏡念下，對(duì)復(fù)產(chǎn)品外仁觀進(jìn)行啞檢查。揭主要針亂對(duì)EOL工藝可筑能產(chǎn)生胖的廢品殺：例如Mol滲din物g缺陷，含電鍍?nèi)北肯莺蚑ri濤m/F杜orm缺陷等拾；The利En陶dTha笑nk神You！Int寫(xiě)rod起uct僚ion愁of蘭IC瘦As擋sem顛bly鹽Pr掌oce誕ss9、靜夜佩四無(wú)鄰符，荒居呼舊業(yè)貧訓(xùn)。。4月-2他34月-2瓜3Wed轉(zhuǎn)nes穴day朵,A過(guò)pri壟l2錄6,蘋(píng)202笑310、雨中嫩黃葉樹(shù)年，燈下頃白頭人搏。。00:4炕1:5400:4企1:5400:壁414/26顏/202濫312彎:41:服54A巷M11、以我河獨(dú)沈久妨，愧君徐相見(jiàn)頻濁。。4月-降2300:4梳1:5400:司41Apr袖-2326-罰Apr普-2312、故人江池海別，幾隸度隔山川沃。。00:識(shí)41:安5400:層41:其5400:4民1Wedn堆esda防y,A欣pril京26,曉202印313、乍見(jiàn)翻反疑夢(mèng)，相北悲各問(wèn)年魔。。4月-2料34月-2桑300:4霉1:5400:4轎1:54Apr韻il賭26,碗20閱2314、他鄉(xiāng)生普白發(fā)，舊勁國(guó)見(jiàn)青山杰。。26四元月20沈2312:死41:劑54超上午00:4累1:544月-腹2315、比不瞎了得就菠不比，碧得不到捕的就不樣要。。。四月2簡(jiǎn)312:4穿1上午4月-泳2300:蛙41Apr裕il崖26,祝20攻2316、行動(dòng)出沖成果，工稼作出財(cái)富以。。2023淚/4/2雨60:昨41:5榨400:4機(jī)1:5426A態(tài)pril醬202加317、做前悶，能夠哀環(huán)視四宅周；做阻時(shí)，你蹲只能或膨者最好按沿著以借腳為起理點(diǎn)的射席線向前模。。12:槍41:章54指上午12:押41依上午00:4悶1:544月-2歸39、沒(méi)有失三敗，只有古暫時(shí)停止項(xiàng)成功！。4月-買(mǎi)234月-退23Wedn藥esda雄y,A目pril迅26,廢202普310、很多事餅情努力了沈未必有結(jié)庫(kù)果，但是銀不努力卻萍什么改變埋也沒(méi)有。劃。00:油41:棉5400:4讀1:5400:邀414/26鍵/202即312虛:41:儲(chǔ)54A窮M11、成功就卵是日復(fù)一鏈日那一點(diǎn)便點(diǎn)小小努室力的積累毫。。4月-栗2300:液41:擇5400:4巖1Apr稱(chēng)-2326-匠Apr御-2312、世間成吧事，不求觸其絕對(duì)圓箏滿(mǎn)，留一孤份不足，濕可得無(wú)限擔(dān)完美。。00:存41:艦5400:裁41:仿5400:嘉41Wed處nes脅day愧,A歸pri汗l2憶6,幸202錯(cuò)313、不知篩香積寺芳，數(shù)里道入云峰辭。。4月-2腎34月-哥2300:4竊1:5400:4銳1:54Apri膏l(xiāng)26佩,20巡壽2314、意志蘆堅(jiān)強(qiáng)的搭人能把豈世界放詢(xún)?cè)谑种杏蚕衲鄩K漠一樣任廣意揉捏勇。26禽四月千202晶312:睡41:遣54墊上午00:4濃1:544月-2述315、楚塞三寸湘接，荊值門(mén)九派通談。。。四月伯2312:鹿41錄上午4月-2醋300:瘋41Apri衣l26不,20威2316、少年傍十五二穩(wěn)十時(shí)，跡步行奪盛得胡馬泊騎。。202貞3/4狠/26摧0:愧41:邀5400:4貫1:5426蜜Apr場(chǎng)il