芯片封裝測試流程詳解

1、Logo 艾Introduction of IC Assembly ProcessIC封裝工藝簡介LogoCompany LogoLogoIC Process FlowCustomer客戶IC DesignIC設(shè)計Wafer Fab晶圓制造Wafer Probe晶圓測試SMT IC組裝Assembly & TestIC封裝測試Company LogoIC Package （IC的哉婁形圭）Package “封裝體：A指芯片（Die）和不同類型的框架（L/F）和塑封料（EMC） 形成的不同外形的封裝體。>IC Package種類很多,可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類:按封裝材料劃分為：金屬封裝.

2、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、Company LogoIC Package （IC的封裝形式）按封裝材料劃分為:金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無 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；塑料封裝用于消費電子，因為其成本低 ,工藝簡單，可靠性高而占有絕大部分 的市場份額；IC Package （IC的封裝形式）IC Package （IC的封裝形式）IC Package （IC的封裝形式）按與PCB板的連接方式劃分為:PTH-Pin Through H

3、ole,通孔式；SMT-Surface Mount Technology ,表面貼裝式。目前市面上大部分IC均采為SMT式 的IC Package （IC的封裝形式）IC Package （IC的封裝形式）IC Package （IC的封裝形式）GA. CSP等;按封裝外型可分為:SOT . QFN . SOIC> TSSOP. QFP.決定封裝形式的兩個關(guān)鍵因素:封裝形式和工藝逐步高級和復(fù)雜封裝效率。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，但是工藝難度也相應(yīng)增加;其中，CSP由于采用了Flip Chip技術(shù)和裸片封裝，達到宅 芯片面積/封裝面積=1:1,為目前最

4、高級的技術(shù)；I QFNQuad Flat No-lead Package四方無引腳扁平封裝 SOICSmall Outline IC 小外形IC封裝 TSSOPThin Small Shrink Outline Package 薄小夕卜形封裝 另 CSPChip Scale Package芯片尺寸級封裝Company Logo QFPQuad Flat Package四方引腳扁平式封裝 BGABall Grid Array Package 球柵陣列式封裝IC Package Structure （IC結(jié)構(gòu)圖）Company LogoCompany LogoDie Pa 芯片焊盤Lead Fra

5、me 引線眶架TOP VIEWGold Wire 金Mold 目 k CorrH環(huán)氧姐Company LogoSIDE VIEWCompany LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）Company LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）Wafer晶國Company LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）r«3rrrrf；SnLead Frame引線框架A提供電路連接和Die的固定作用；A主要材料為銅，會在上面進行鍍銀.NiPdA u等材料；>L/F的制程有Etch和Stamp兩種；A

6、易氧化，存放于氮氣柜中，濕度小于40%RH;A除了 BGA和CSP外，其他Package都會采用Lead Frame, BGA 采用的是 Substrate;Gold Wire焊接金線A實現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物 理連接；A金線采用的是99.99%的高純度金；A同時，出于成本考慮，目前有毛用銅 線和鋁線工藝的。優(yōu)點是成本恤？ 同時工藝難度加大，良率降低;A線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流；0.8milHI.Omil, 1.3mils9 15mils和 20mils;Company LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）Mold Compound塑封料/環(huán)氧樹脂A主要成

7、分為：環(huán)氧樹脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫 模劑，染色劑，阻燃劑等）；A主要功能為：在熔融狀態(tài)下將Die和Lead Frame包裹起來， 提供物理和電氣保護，防止外界干擾；A存放條件：零下5。保存，常溫下需回溫24小時；Company LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）Company LogoRaw Material in Assembly（封裝原材料）Company LogoA成分為環(huán)氧樹脂填充金屬粉末(Ag)；A有三個作用：將Die固定在Die Pad上； 散熱作用，導(dǎo)電作用；>-50°以下存放，使用之前回溫24小時;Company

8、LogoCompany LogoTypical Assembly Process FlowFOL/前段EOL/中段Final Test/測試zFinal Test/測試Plating/電鍍FOL- Front of Line前段工藝WaferEOLWire Bond 引線焊接afer Moun晶圓安裝Aafer Was晶圓清洗poxy Cure 銀漿固化IWafer Saw 晶圓切割nd Optica二道光檢Back Grindi ngDie Attach 芯片粘接rd Optica磨片Company LogoFOL- Back Grinding背面減薄Taping粘膠帶7伽il625-700

9、Aj Back L Grindingk磨片膠帶A將從晶圓廠出來的Wafer進行背面研磨，來減薄晶圓達到 封裝需要的厚度(8mils10mils);A磨片時，需要在正面(ActiveArea)貼膠帶保護電路區(qū)域 同時研磨背面。研磨之后，去除膠帶，測量厚度；Company Logoafer Was清洗FOL- Wafer Saw晶圓切割afer MounvWafer Saw晶圓安裝晶圓切割A(yù)將晶圓粘貼在藍膜(Mylar)上，使得即使被切割開后，不會散落；，A通過Saw Blade將整片Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便后申Die Attach等工序；1> Wafer Wash主要清洗

10、Saw時候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer;Company LogoLogoFOL- Wafer Saw晶圓切割Wafer Saw MachineSaw Blade（切割刀片）：Life Time： 900-1500M;Spindlier Speed： 3050K Feed Speed： 30-50/s;Company Logoo6oq Aueduioouiooa4ddT"MA/uv'華銅f糾$如引EM占肇丄細香窣些ZMES Jem4f¥<T華射采=uo!Qedsu| leoijdo pu乙-10JFOL- Die Attach 芯片粘接Die Attach 芯

11、片粘接poxy Cure 銀漿固化jEpoxy Storage：零下50度存放；Epoxy Aging：使用之前回溫，除 去氣泡；Epoxy Writing： 點銀變于L/F的 上，Pattern可選；Company LogoFOL- Die Attach 芯片粘接芯片拾取過程：一K Ejector Pin從wafer下方的Mylar頂起芯片，使之便=匸一 血離藍膜；、2. Collect/Pick up head從上方吸起芯片，完成從W申er到L/F的運輸過程；雷-3. Collect以一定的力將芯片Bond在點有銀漿的L/F U 的Pad上，具體位置可控；4. Bond Head Reso

12、lution：X-0.2um； Y-0.5um； Z-1.25um；5> Bond Head Speed： 1.3m/s;LogoFOL- Die Attach 芯片粘接Epoxy Write： Coverage >75%;Die Attach：Placement<0.05mm;Die Shear （芯片剪切力）Die Attach質(zhì)量檢查:FOL- Epoxy Cure 銀漿固化銀漿固化：175° C, 1個小時； N2環(huán)境，防止氧化:Company LogoBeforeAfterCompany Logo利用高純度的金線（Au）.銅線（Cu）或鋁線（Al）把Pad

13、 和Lead通過焊接的方法連接起來。Pad是芯片上電路的外接 點，Lead是Lead Frame上的連接點。W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部工藝。Company LogoFOL- Wire Bonding 引線焊接Key Words：Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個Bonding Tool內(nèi)部為 空心，中間穿上金線，并分別在芯棄的Pad和Lead Frame的Lead上形 成第一和第二焊點;EFO:打火桿。用于在形成第一焊點時的燒球。打火桿打火形成高溫，1將外露于Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點(Bond Ball);Bond Bal

14、l：第一焊點。指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的 ，一般為一個球形；Wedge：第二焊點。指金線在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接點，一般為月牙形(或者魚尾形)；W/B四要素：壓力(Force).超聲(USG Power).時間(TimeflH 溫度(Temperature) ;Company LogoFOL- Wire Bonding 引線焊接內(nèi)穿金線，并且在EFO的 作用下，高溫?zé)?；金線在Cap施加的一定 壓力和超聲的作用下， 形成Bond Ball;三覇陶瓷的Capillary金線在Cap施加的一 .定壓力作用下，形成 Wedge;"PCompany

15、LogoFOL- Wire Bonding 引線焊接Company LogoFOL- Wire Bonding 引線焊接Cap運動軌跡形成 良啟的Wire LoopEFO打火桿在 磁嘴前燒球Cap下降到芯片的Pad 上，加Force和Power 形成第一焊點Cap牽引金線上升Cap下降到LeadFrame形應(yīng)焊接Cap側(cè)向劃開，將金 線切斷，形成魚尾Cap上提，完成一次 動能Company LogoFOL- Wire Bonding 引線焊接打 j iiHBh |kThickness !SizeWire Bond的質(zhì)量控制：Wire Pull> Stitch Pull （金線頸部和尾部拉

16、力） Ball Shear （金球推力）Wire Loop （金線弧高）Ball Thickness （金球厚度）Crater Test （彈坑測試）Intermetallic （金屬間化合物測試）Company LogoLogoFOL- 3rd Optical Inspection三光檢查Company LogoLogoCompany LogoLogo|$P3000檢查Die Attach和Wire Bond之后有無各種廢品Company LogoLogoEOL- End of Line后段工藝PMC高溫固化Annealing 電鍍退火Molding注塑aser Mark 激光打字，De-f

17、lash/ Plating溢料/電站Trim/Form切筋/成型th Optica7道光檢Note： Just For TSSOP/SOIC/QFP packageCompany LogoLogoCompany LogoLogoEOL- Molding （注塑）為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用EMC 把Wire Bonding完成后的產(chǎn)品封裝起 來的過程，并需要加熱硬化。After Molding：；：；：；=；：B：h!：SH!S：EsisisaHniiaii 3.Before Molding9S|£3：£O|亠罟賈1U1.i» jjjLA 1 aj|i n lai

18、Tfaofli iiTi j i fli olaftiTfiaCompany LogoLogoMolding Tool （模具）CavityAMolding 參數(shù)：>EMC （塑封料）為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其性為：在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會逐漸硬化，最終成型Molding Temp： 175-185° C； Clamp Pressure： 30004000N； Transfer Pressure： 1000-1500Psi; Transfer Time： 515s; Cure Time： 60-120s;1Company LogoLogoEOL- Moldi

19、ng （注塑）Company LogoLogoCompany LogoLogoMolding CycleCompany LogoLogo從底部開始，逐漸 覆蓋芯片完全覆蓋包裹完畢 ,成型固化L/F置于模具中，每 個Die位于Cavity中,模具合模。塊狀EMC放入模具 孔中高溫下，EMC開始 熔化，順著軌道流 向Cavity中Company LogoEOL- Laser Mark （激光打字）Company LogoCompany LogoAfterW UMC MMCumvit biumi mirM iimna kwu»QQC MWC M9K1MT1I MU1I 曲嗎 MW峙 wiU

20、OOC 5M9C M90C »0K 口la* KMM IMMUooc賦欣如騙47WU VMW «W«在產(chǎn)品（Package）的正面或者背面激光刻字。內(nèi)容有：產(chǎn)品名稱，生產(chǎn) 日期，生產(chǎn)批次等；Company LogoEOL- Post Mold Cure （模后固化）ESPEC Oven用于Molding后塑封料的固化，保護IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)部應(yīng)力。Cure Temp： 175+/-50 C; Cure Time： 8HrsCompany LogoCompany LogoEOL- De-flash （去溢料）Company LogoCompany LogoBefore目的：De-flash的目的在于去除Molding后在管體周圍Lead之間 方法：弱衣浸泡，醫(yī)壓水沖洗；Company LogoEOL- Plating （電鍍）口利用金屬和化學(xué)的方法，在Leadframe的表面 鍍上一層鍍層，以防止外界環(huán)境的影響（潮濕 和熱）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及 提高導(dǎo)電性。電鍍-般有兩種類型：=Pb-Free：無鉛電鍍，釆用的是99.95%的高: 度的錫（Tin）,為目前普遍采用曝I術(shù)，蛍 Rohs的要求；Tin-Lead：鉛錫合金。Tin 占85%, tead 占15%,由于不符合Rohs,目前基本嵌淘汰；Before Plating