半导体封装工艺pdf

1、半导体制造工艺OFNZhang.2008.6.4 Tel: 622131/491 / 492008-6-16半导体发展史1.60年前，第一只晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入 了飞速发展的电子时代。2. 50年前，第一块集成电路在TI公司诞生，从此我们进入了 微电子时代。3.40年前，仙童公司出走的“8叛逆”中的诺依斯、摩尔和葛 罗夫创立了 Intel公司，来自仙童公司的另一位员工 C.Sporck则创立了 AMD他们的创业引发了自硅谷席卷全 球的高科技创业热潮！4. 30 年前（1978年2月 16日），芝加哥的 Ward Christiansen 和Randy Seuss开发出第一个计算

2、机的公告牌系统，成为普 MInternet的启明星，人类从此进入互联网时代。5.现在，3G移动视频、GPS高清电视、RFID数不清的 高科技梦想要实现，所依靠的都是半导体技术的发展！“世界上没有哪一个工业，像半导体产业一样充满创新和变革。2/492 / 492008-6-16半导体制造过程分类前段(Front End )制程晶圆处理制程(Wafer Fabrication ;简称 Wafer Fab )、 晶圆针测制程(Wafer Probe );后段(Back End )封装 (Packaging)、 测试制程(Final Test )3 / 493/492008-6-16圆制造过程片边层刻

3、光洗验装 切圆表蚀抛清检包4/49晶棒成晶棒裁切与检测 外径研磨4 / 492008-6-165 / 492008-6-165/49EXTERNAL LEAD6 / 492008-6-166/49半导体器件封装概述. 半导体组装技术(Assembly technology)的提高主要体现在它的封装 型式(Package)不断发展。.通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将 半导体芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate) 或塑料薄 片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚，并通过 可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立

4、体结构的工艺技术。.从三极管时代的插入式封装以及20世纪80年代的表面贴装式封装，发 展到现在的模块封装，系统封装等等。.驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。低价格要求在 原有的基础上降低成本，这样材料用得越少越好，一次性产出越大越 好。高性能要求产品寿命长，能耐高低温及高湿度等恶劣环境。半导 体生产厂家时时刻刻都想方设法降低成本和提高性能。7/497 / 492008-6-16封装的作用封装(Package)对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着保护 芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电 路的桥梁和规

5、格通用功能的作用。封装的主要作用有：(1)物理保护。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对 芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，保护芯片表面以及连接引线 等；同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数 相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及 由于芯片发热而产生的应力，从而可防止芯片损坏失效。(2)电气连接。封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引 线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。8/49(3)标准规格化。规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量 、间距、长度等有标准规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相 配合，相关的生产线及生产设

6、备都悬有通用性。2008-6-16封装的分类半导体（包括集成电路和分立器件）其芯片的封装已经历了好几代的变 迁，从DIP、SOP QFP PGA BG倒MCPI到SIP,技术指标一代比一代先 进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于 1,适用频率越来越高， 耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提 高，使用更加方便等等。封装（Package）可谓种类繁多，而且每一种封装 都有其独特的地方，即它的优点和不足之处，当然其所用的封装材料、 封装设备、封装技术根据其需要而有所不同。根据材料分类2008-6-169 / 49根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封

7、装、金 属一陶瓷封装和塑料封装。9/49封装的分类根据外形、尺寸、结构分类按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装DIPBGACSPPGAQFN热，鹿触4加ZIP沼P9陋尺寸势翻读l-Bv-vCrtrCrCrCWWMCM10/492008-6-16什么是半导体封装测试？如从封装测试的定义概念来讲，应该说:半导体的生产首先是芯 片的生产，如二极管，三极管，集成电路，都是先芯片的生产，然后是为 了加装引脚连接，为了保护脆弱芯片的机械强度而进行的包封，这个工艺过程叫封装，然后为了剔除不合格品而进行按标准的各种测量 和筛选，这个工艺过程叫测试.如下图：客户r、需小芯片 ,设计

8、2008-6-1611 / 4911/4912 / 492008-6-1612/49晶圆测试在半障微裂程中，晶圄裂程完成而尚未切割封 装之前，卷了碓保晶圜的良率及避免横装的浪 费，必乡直先逛行晶皆段的，底性演信式，测定式日寺 乃是以测官式械舆晶剧探十卡横成测音式退路，以 探测金十探测晶粒 7导资料送往演炎作分析舆 判断。是以晶囿李十测(Chip Probing ； CP)的 目的是金十封晶片做甯性功能演J官式、使1C在造入 横装前先遇滤出直性功能不良的晶片，以避免 不良品的增加提高裂造成本。13/4913 / 492008-6-16晶圆测试系统晶圆14 / 492008-6-1614/49研磨

9、研磨目的：将晶圆研磨到符合封装形式及客户要求的厚度2008-6-1615/49将晶圆背面（非作用K） 以磨砂轮粗/磨雨道 程序,研磨至所需厚度.2008-6-16已完成贴胶膜V研磨机作业l已完成研磨的晶m .16 / 49未磨片L已磨片16/49贴膜wafermetallic ringadhesive tape2008-6-16wafer mounting17 / 4917/49划片划片目的：将贴片后的晶圄，用划片机将晶圆中相连 的晶粒切割分开，使其成为单独的晶粒。作业流程:将铁圈，晶圄放置于贴 膜机上后把胶膜贴在 晶圆的背面上2008-6-16I!占片完成晶HV贴片机作业完成撕胶膜晶B118

10、/4919 / 492008-6-1619/49wafertape丁 O.OTOnm20 / 492008-6-1620/49Sail ng Pitch or Steppng die size .Sa蜘 ait width or Kerf Mdthfta 2.2Scnbing streetKerf2008-6-1621 / 4921/49粘片粘片目的：从划片后的晶圆中把单独的晶粒取放在引线框 架上，并将其与银桨和引线框架做粘合的动作。物料和辅助工具:II弓I线框架2008-6-1622 / 4922/49SINGLE ROW LEAD FRAMESMATIX LEAD FRAMESCAM 64

11、:HOLESLEADFRAWE PWCAVHY)6肺，0E 用三除 LEADrMME THICKNESSDEPRESSSOE RAIL*2008-6-16L“D FRAMEFCK*SS23 / 49INDexJNG HQLiSC-V BA-LEAD F3JERADtC/WHY)三二*7二 ThCKNESS23/4924 / 492008-6-1624/492008-6-1625 / 4925/49未粘片框架划片后晶圆放在粘片机上 将引线框架点上银桨后与 晶粒做粘合.完成粘片的框架2008-6-1626 / 4926/49焊线焊线目的：利用金线/铜线/铝线连接晶片与引线框架的焊垫，使其连接 （焊

12、线是影响IC封装制程良率最重要的工序）未焊线框架27/4927 / 492008-6-1628 / 492008-6-1628/49WIRE FEED SPOOLELECTRODE50- 120 KHz ULTRASONICGOLD WIRECAPILLARYCLAMPING TOOLHEATER BLOCKLEAD FRAMEHEATING ELEMENTS29 / 492008-6-1629/49CAPILLARYLEAD FRAMECLAMPING TOOLHEATER BLOCK30 / 492008-6-1630/4931 / 492008-6-1631/49CRITICAL PAR

13、AMETERSCAPUjjwrPAD TO PAD prc-32 / 492008-6-1632/4933 / 492008-6-1633/49模压模压目的：将完成焊线制程的IC放入模具中，以冲压的 方式将热固型树脂填入模具中以保护IC。 （模压是后段制程的关键工序）物料和辅助工具:34/492008-6-1635 / 492008-6-1635/49338 匕口3 + es corivtn: ora rnoiuAUTCUCL门F力 I FAC FRAfJEAl wvrtiM are filed m m与 aame wa/same runrer engt* giving bei:er rei

14、a lx ty： Actually, nnost of 3ssemtly I res hove sr aultMroc nold 3/steri.2008-6-1636 / 4936/49待模压物料一VI模压机作业2008-6-16-TYt iKtltllll*!*做脚聃他赳如近半母科楙榭1棚器HKMMMMNM鞘平明平中模压完成岫37 / 4937/49后固化后固化目的：脱模后，再经过烘烤26小H寺使胶体 充分硬化，增加胶体的强度以保护IC设备:烤箱38 / 4938/492008-6-16去溢料去溢料目的：经过药水的软化后，采用高压水喷淋的 方式将模封后残留在塑封体及脚仔边2008-6-16

15、39 / 4939/49电镀机器电镀后弓I线框架2008-6-1640/49电镀电镀目的：保护露在胶体外部的引线框架免于被氧化，并提供良 好的PC皈焊接之界面,以及良好的导电性与外观。药水:A.电解去胶槽药水 B.铜化研槽药水C.1M浸槽药水D.电镀槽药水E,中和槽药水 F.剥离槽药水G.重工剥离槽药水烘干烘干目的：防止锡须生长，造成引脚间短路.使镀层更加均匀设备：烤箱41 / 4941/492008-6-16切筋(DFNP2x5)切筋目的：将整片引线框架切断成为单个ICo材料和模具：* t完成电镀框架42/4942 / 492008-6-1643 / 492008-6-1643/49切割(DFNWB2x2)切割目的：将整片引线框架切割成为单个IC材料和刀具：44/4944 / 492008-6-1645 / 492008-6-1645/49成品测试打标成品测试目的：对产品进行电性测试及外观检测，以判定材料是否符 合规格及要求，并对测试完成的材料加以