半导体封装流程PPT课件

.,1,IntroductionofICAssemblyProcessIC封装工艺介绍,.,2,IntroductionofICAssemblyProcess,一、概念半导体芯片封装是指利用膜技术及细微加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布局、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。此概念为狭义的封装定义。更广义的封装是指封装工程，将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确保整个系统综合性能的工程。将前面的两个定义结合起来构成广义的封装概念。,.,3,半导体封装的目的及作用,第一，保护：半导体芯片的生产车间都有非常严格的生产条件控制，恒定的温度（2303）、恒定的湿度（5010%）、严格的空气尘埃颗粒度控制（一般介于1K到10K）及严格的静电保护措施，裸露的装芯片只有在这种严格的环境控制下才不会失效。但是，我们所生活的周围环境完全不可能具备这种条件，低温可能会有-40、高温可能会有60、湿度可能达到100%，如果是汽车产品，其工作温度可能高达120以上，为了要保护芯片，所以我们需要封装。第二，支撑：支撑有两个作用，一是支撑芯片，将芯片固定好便于电路的连接，二是封装完成以后，形成一定的外形以支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。,.,4,半导体封装的目的及作用,第三，连接：连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连通。引脚用于和外界电路连通，金线则将引脚和芯片的电路连接起来。载片台用于承载芯片，环氧树脂粘合剂用于将芯片粘贴在载片台上，引脚用于支撑整个器件，而塑封体则起到固定及保护作用。第四，可靠性：任何封装都需要形成一定的可靠性，这是整个封装工艺中最重要的衡量指标。原始的芯片离开特定的生存环境后就会损毁，需要封装。芯片的工作寿命，主要决于对封装材料和封装工艺的选择。,.,5,ICProcessFlow,Customer客户,ICDesignIC设计,WaferFab晶圆制造,WaferProbe晶圆测试,Assembly除了BGA和CSP外，其他Package都会采用LeadFrame，BGA采用的是Substrate；,.,14,RawMaterialinAssembly(封装原材料),【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。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；,.,15,RawMaterialinAssembly(封装原材料),【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LeadFrame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；,.,16,RawMaterialinAssembly(封装原材料),成分为环氧树脂填充金属粉末（Ag）；有三个作用：将Die固定在DiePad上；散热作用，导电作用；-50以下存放，使用之前回温24小时；,【Epoxy】银浆-环氧树脂,.,17,TypicalAssemblyProcessFlow,FOL/前段,EOL/中段,Plating/电镀,EOL/后段,FinalTest/测试,.,18,FOLFrontofLine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,2ndOptical第二道光检,3rdOptical第三道光检,EOL,.,19,FOLBackGrinding磨片,Taping粘胶带,BackGrinding磨片,De-Taping去胶带,将从晶圆厂出来的Wafer晶圆进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度（8mils10mils）；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；,.,20,FOLWaferSaw晶圆切割,WaferMount晶圆安装,WaferSaw晶圆切割,WaferWash清洗,将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）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；,.,21,FOLWaferSaw晶圆切割,WaferSawMachine,SawBlade(切割刀片)：LifeTime：9001500M；SpindlierSpeed：3050Krpm：FeedSpeed：3050/s;,.,22,FOL2ndOpticalInspection二光检查,主要是针对WaferSaw之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有出现废品。,ChippingDie崩边,.,23,FOLDieAttach芯片粘接,WriteEpoxy点环氧树脂,DieAttach芯片粘接,EpoxyCure环氧树脂固化,EpoxyStorage：零下50度存放；,使用之前回温，除去气泡；,EpoxyWriting：点银浆于L/F的Pad上，Pattern可选；,.,24,第一步：顶针从蓝膜下面将芯片往上顶、同时真空吸嘴将芯片往上吸，将芯片与膜蓝脱离。,FOLDieAttach芯片粘接,.,25,第二步：将液态环氧树脂涂到引线框架的台载片台上。,FOLDieAttach芯片粘接,.,26,第三步：将芯片粘贴到涂好环氧树脂的引线框架上。,FOLDieAttach芯片粘接,.,27,FOLEpoxyCure环氧树脂固化,环氧树脂固化：-175C，1个小时；N2环境，防止氧化：,DieAttach质量检查：DieShear（芯片剪切力）,.,28,FOLWireBonding引线焊接,利用高纯度的金线（Au）、铜线（Cu）或铝线（Al）把Pad和引线通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接点，引线是引线框架上的连接点。引线焊接是封装工艺中最为关键的一部工艺。,.,29,FOLWireBonding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和引线框架的引线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）；,.,30,FOLWireBonding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,.,31,FOLWireBonding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,.,32,FOL3rdOpticalInspection三光检查,检查DieAttach和WireBond之后有无各种废品,.,33,EOLEndofLine后段工艺,Molding注塑,EOL,LaserMark激光打字,PMC高温固化,De-flash/Plating去溢料/电镀,Trim/Form切筋/成型,4thOptical第四道光检,Annealing电镀退火,.,34,EOLMolding（注塑）,为了防止外部环境的冲击，利用塑封料把引线键合完成后的产品封装起来的过程，并需要加热硬化。,BeforeMolding,AfterMolding,.,35,EOLMolding（注塑）,MoldingTool（模具）,EMC（塑封料）为黑色块状，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：175185C；ClampPressure：30004000N；TransferPressure：10001500Psi；TransferTime：515s；CureTime：60120s；,Cavity,L/F,L/F,.,36,EOLMolding（注塑）,MoldingCycle,-块状塑封料放入模具孔中,-高温下，塑封料开始熔化，顺着轨道流向孔穴中,-从底部开始，逐渐覆盖芯片,-完全覆盖包裹完毕，成型固化,.,37,EOLLaserMark（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,.,38,EOLPostMoldCure（模后固化）,用于Molding后塑封料的固化，保护IC内部结构，消除内部应力。CureTemp：175+/-5C；CureTime：8Hrs,ESPECOven,4hrs,.,39,EOLDe-flash（去溢料）,Before,After,目的：去溢料的目的在于去除模具后在管体周围引线之间多余的溢料；方法：弱酸浸泡，高压水冲洗；,.,40,EOLPlating（电镀）,BeforePlating,AfterPlating,利用金属和化学的方法，在引线框架的表面镀上一层镀层，以防止外界环境的影响（潮湿和热）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及提高导电性。,电镀一般有两种类型：Pb-Free：无铅电镀，采用的是99.95%的高纯度的锡（Tin），为目前普遍采用的技术，符合Rohs的要求；Tin-Lead：铅锡合金。Tin占85%，Lead占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰；,.,41,EOLPostAnnealingBake（电镀退火）,目的：让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间，目的在于消除电镀层潜在的晶须生长的问题;条件：150+/-5C;2Hrs；,晶须,晶须，是指锡在长时间的潮湿环境和温度变化环境下生长出的一种须状晶体，可能导致产品引脚的短路。,.,42,EOLTrim&Form（切筋成型）,Trim：将一条片的引线框架切割成单独的Unit（IC）的过程；Form：对切筋后的IC产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状，并放置进Tube或者Tray盘中；,.,43,EOLTrim&Form（切筋成型）,C