工艺技术_bga封装工艺简介

IntroductionofBGAAssemblyProcessBGA封装工艺简介 BGAPackageStructure TOP BottomVIEW SIDEVIEW TypicalAssemblyProcessFlow FOL 前段 EOL 中段 Reflow 回流 EOL 后段 FinalTest 测试 FOL FrontofLine前段工艺 BackGrinding磨片 Wafer晶圆 WaferMount晶圆安装 WaferSaw晶圆切割 WaferWash晶圆清洗 DieAttach芯片粘接 EpoxyCure银浆固化 WireBond引线焊接 Optical检验 Optical检验 EOL FOL FrontofLineWafer Wafer 晶圆 FOL BackGrinding背面减薄 Taping粘膜 BackGrinding磨片 De Taping去胶带 将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨 来减薄晶圆达到封装需要的厚度 5mils 10mils 磨片时 需要在正面 ActiveArea 贴胶带保护电路区域同时研磨背面 研磨之后 去除胶带 测量厚度 FOL WaferSaw晶圆切割 WaferMount晶圆安装 WaferSaw晶圆切割 WaferWash清洗 目的 将晶圆粘贴在蓝膜 Tape 上 使得即使被切割开后 不会散落 通过SawBlade将整片Wafer切割成一个个独立的Dice 方便后面的DieAttach等工序 WaferWash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘 清洁Wafer FOL BackGrinding背面减薄 FRAME TAPE WAFER FOL WaferSaw晶圆切割 WaferSawMachine SawBlade 切割刀片 LifeTime 900 1500M SpindlierSpeed 30 50Krpm FeedSpeed 30 50 s FOL OpticalInspection 主要是针对WaferSaw之后在显微镜下进行Wafer的外观检查 是否有出现不良产品 ChippingDie崩边 FOL DieAttach芯片粘接 WriteEpoxy DieAttach EpoxyCure EpoxyStorage 零下50度存放 EpoxyAging 使用之前回温 除去气泡 EpoxyWriting 点银浆于L F的Pad上 Pattern可选 FOL DieAttach芯片粘接 芯片拾取过程 1 EjectorPin从wafer下方的Mylar顶起芯片 使之便于脱离蓝膜 2 Collect Pickuphead从上方吸起芯片 完成从Wafer到L F的运输过程 3 Collect以一定的力将芯片Bond在点有银浆的L F的Pad上 具体位置可控 4 BondHeadResolution X 0 2um Y 0 5um Z 1 25um 5 BondHeadSpeed 1 3m s FOL DieAttach芯片粘接 EpoxyWrite Coverage 75 DieAttach Placement 0 05mm DieBond DieAttach 上片 BONDHEAD SUBSTRATE EPOXY EPOXYCURE DIEBONDCURE FOL DieAttach芯片粘接 FOL EpoxyCure银浆固化 检验 银浆固化 175 C 1个小时 N2环境 防止氧化 DieShear 芯片剪切力 FOL WireBonding引线焊接 利用高纯度的金线 Au 铜线 Cu 或铝线 Al 把Pad和Lead通过焊接的方法连接起来 Pad是芯片上电路的外接点 Lead是LeadFrame上的连接点 W B是封装工艺中最为关键的一部工艺 FOL WireBonding引线焊接 GoldWire 焊接金线 实现芯片和外部引线框架的电性和物理连接 金线采用的是99 99 的高纯度金 同时 出于成本考虑 目前有采用铜线和铝线工艺的 铜铝线优点是成本降低 同时工艺难度加大 良率降低 线径决定可传导的电流 0 8mil 1 0mil 1 3mils 1 5mils和2 0mils FOL WireBonding引线焊接 KeyWords Capillary 陶瓷劈刀 W B工艺中最核心的一个BondingTool 内部为空心 中间穿上金线 并分别在芯片的Pad和LeadFrame的Lead上形成第一和第二焊点 EFO 打火杆 用于在形成第一焊点时的烧球 打火杆打火形成高温 将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形 以便在Pad上形成第一焊点 BondBall BondBall 第一焊点 指金线在Cap的作用下 在Pad上形成的焊接点 一般为一个球形 Wedge 第二焊点 指金线在Cap的作用下 在LeadFrame上形成的焊接点 一般为月牙形 或者鱼尾形 W B四要素 压力 Force 超声 USGPower 时间 Time 温度 Temperature FOL WireBonding引线焊接 陶瓷的Capillary 内穿金线 并且在EFO的作用下 高温烧球 金线在Cap施加的一定压力和超声的作用下 形成BondBall 金线在Cap施加的一定压力作用下 形成Wedge FOL WireBonding引线焊接 EFO打火杆在磁嘴前烧球 Cap下降到芯片的Pad上 加Force和Power形成第一焊点 Cap牵引金线上升 Cap运动轨迹形成良好的WireLoop Cap下降到LeadFrame形成焊接 Cap侧向划开 将金线切断 形成鱼尾 Cap上提 完成一次动作 FOL WireBonding引线焊接 WireBond的质量控制 WirePull StitchPull 金线颈部和尾部拉力 BallShear 金球推力 WireLoop 金线弧高 BallThickness 金球厚度 CraterTest 弹坑测试 Intermetallic 金属间化合物测试 Size Thickness FOL OpticalInspection检查 检查DieAttach和WireBond之后有无各种废品 正常品 MaterialProblem Peeling 1stBondFail I BallLift 1stBondFail II BallLift NeckCrack 1stBondFail III OffCenter 1stBondFail IV OffCenterBall 1stBondFail V SmashBall SmashBall WithWeld Wire CapillaryMark MissingWeld WireBroken Lead BondingWeldInspection WeldDetection 2ndBondFail II LoopingFail WireShortI LoopingFail WireShortII LoopBaseBend LoopingFail WireShortIII ExcessiveLoop WireShort EOL EndofLine后段工艺 Molding注塑 EOL LaserMark激光打字 PMC高温固化 BallAttach植球 Test测试 Singulation切单 FVI终检 Packing包装 EOL Molding 注塑 MoldCompound 塑封料 环氧树脂主要成分为 环氧树脂及各种添加剂 固化剂 改性剂 脱模剂 染色剂 阻燃剂等 主要功能为 在熔融状态下将Die和金丝等包裹起来 提供物理和电气保护 防止外界干扰 存放条件 零下5 保存 常温下需回温24小时 EOL Molding 注塑 为了防止外部环境的冲击 利用EMC把WireBonding完成后的产品封装起来的过程 并需要加热硬化 BeforeMolding AfterMolding EOL Molding 注塑 EMC 塑封料 为黑色 白色块状 低温存储 使用前需先回温 其特性为 在高温下先处于熔融状态 然后会逐渐硬化 最终成型 Molding参数 MoldingTemp 175 185 C ClampPressure 3000 4000N TransferPressure 1000 1500Psi TransferTime 5 15s CureTime 60 120s MoldingSIDEVIEW 上顶式注塑 EOL Molding 注塑 下压式注塑 基板置于模具Cavity中 模具合模 块状EMC放入模具注浇口中 高温下 EMC开始熔化 顺着轨道流向Cavity中 从底部开始 逐渐覆盖芯片 完全覆盖包裹完毕 成型固化 EOL Molding 注塑 常見之Molding缺陷充填不良 IncompleteFill 黏膜 Sticking 氣孔 Void Blister 金線歪斜 WireSweep 晶片座偏移 PadShift 表面針孔 RoughSurfaceinPinHole 流痕 FlowMark 溢膠 ResinBleed EOL PostMoldCure 模后固化 用于Molding后塑封料的固化 保护产品内部结构 消除内部应力 CureTemp 175 5 C CureTime 4 8Hrs ESPECOven 4hrs EOL LaserMark 激光打字 在产品 Package 的正面或者背面激光刻字 内容有 产品名称 生产日期 生产批次等 Before After EOL BallAttach植球 植球前之產品 植球完成之產品 EOL BallAttach植球 MOTOROLABGAMSA 250 APLUS植球機 EOL BallAttach植球 CONCEPTRONICHVC 155迴銲爐 VACUUM BALLATTACHTOOL SOLDERBALL FLUX FLUXPRINTING BALLATTACH REFLOW EOL BallAttach植球 BallREFLOW参数 EOL BallAttach植球 REFLOWPROFILE EOL BallAttach植球 EOL Singulation 將整條CLAER完畢之SUBSTRATE產品 切割成單顆的正式BGA產品 EOL Singulation ASMBG 289切割机 將整條CLAER完畢之SUBSTRATE產品 切割成單顆的正式BGA產品 EOL Singulation 切单前之產品 切单完成之產品 EOL T