封裝工藝介紹優(yōu)秀課件

1、Package process introductionPresenter: GanJun Luo2019/08/15Page 2Purpose and OutlinePurpose:Share package process introductionOut line:The purpose of chip packagingProcess flowPage 3The purpose of chip packagingThe purpose of chip packaging:The IC dies on the wafer are separated for die attach, conn

2、ect external pins by wire bonding, then do molding to protect electronic packaging devices from environmental pollution (moisture, temperature, pollutants, etc.); protect the chip from mechanical impact; provide structural support; provide electrical insulation support. It is easily connected to the

3、 PCB board.Page 4Process flowBeforeAfterLaser MarkingLaser Marking FOL(Front of Line)EOL(End of Line)Page 5Wafer GrindingPurpose:Make the wafer to suitable thickness for the package MachineDisco(DFG8540)MaterialUV TapeControlDI Wafer ResistivityVacuum PressureCheckWafer RoughnessWafer WarpageWafer T

4、hicknessVisual InspectionPage 6Wafer MountPurpose:Combine the wafer with Dicing tape onto the frame for die sawingPage 7Wafer SawPurpose:Make the wafer to unit can pick up by die bonderMachineDisco(DFD4360/DAD3350)MaterialSaw BladeControlDI Water Resistivity(+CO2)Sawing/Cleaning ParameterCheckKerf C

5、hipping WidthVisual InspectionPage 8Wafer SawWafer Saw TechnologyTechnologyAdvantages or CharacteristicsRange of applicationBD(Blade Dicing)使用微細(xì)金剛石顆粒構(gòu)成的磨輪刀片，以每分鐘3萬轉(zhuǎn)到4萬轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速切割晶圓，同時(shí),承載著晶圓的工作臺(tái)以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點(diǎn)的切線方向呈直線運(yùn)動(dòng),切割晶圓產(chǎn)生的硅屑被去離子水(Dl water)沖走。切割速度慢，生產(chǎn)效率低，隨著晶片的厚度越薄，切割的難度也就越大，背面崩裂現(xiàn)象就會(huì)有加重的趨勢(shì)。一般硅晶片Laser

6、full cutting將激光能量于極短的時(shí)間內(nèi)集中在微小區(qū)域，使固體升華、蒸發(fā)的全切割加工切割速度快，生產(chǎn)效率高，對(duì)于薄片可以有效減少背面崩裂現(xiàn)象，切割槽寬度小，與刀片相比切割槽損失少，所以可以減小芯片間的間隔Thin wafer；背面附金屬膜的硅晶片如：GaP(磷化鎵)晶片等Laser Groove + BD先在切割道內(nèi)切開用激光2條細(xì)槽(開槽)，然后再使用磨輪刀片在2條細(xì)槽的中間區(qū)域?qū)嵤┤懈畈捎昧朔前l(fā)熱加工方式即短脈沖激光切割技術(shù)，來去除切割道上的Low-k膜及銅等金屬布線，所以能夠在開槽加工過程中最大限度地排除因發(fā)熱所產(chǎn)生的影響，能夠提高生產(chǎn)效率，減少崩裂、分層(薄膜剝離)等不良因素

7、造成的加工質(zhì)量問題。Low-k waferSD(Stealth Dicing)隱形切割是將激光聚光于工件內(nèi)部，在工件內(nèi)部形成改質(zhì)層，通過擴(kuò)展膠膜等方法將工件分割成芯片的切割方法由于工件內(nèi)部改質(zhì)，因此可以抑制加工屑的產(chǎn)生。適用于抗污垢性能差的工件；適用于抗負(fù)荷能力差的工件（MEMS等），且采用干式加工工藝，無需清洗；可以減小切割道寬度，因此有助于減小芯片間隔 Ultra-thin wafer(Flash Memory, Memory Controller)Process difference between BD and SD: SDBG:Refer to http:/www.disco.co.

8、jp/cn_sPage 9Wafer SawQuality Control切偏正崩劃片寬度量測(cè)Page 10Die AttachPurpose:Pick up the die and attach it on the lead frame by epoxyPick up tool: 247X479milMachineESEC/ASMMaterialEpoxy/LeadframeControlBonding ParameterCollect/Needle HeightCheckEpoxy Thickness/Die TiltBonding Position/Die ShearVisual Ins

9、pectionCollectNeedlePage 11Die AttachDie attach methodEutectic, Epoxy, soft solder, DAF裝片工藝裝片工藝粘結(jié)方式粘結(jié)方式技術(shù)要點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)共晶（共晶（EutecticEutectic）金屬共晶化合物；擴(kuò)散芯片背面鍍金，鍍銀基島，軌道氣保護(hù)加熱導(dǎo)熱電性能好，但CTE失配嚴(yán)重，在焊接中易產(chǎn)生熱應(yīng)力，芯片易開裂，一般只用于小芯片裝片導(dǎo)電膠（導(dǎo)電膠（EpoxyEpoxy）環(huán)氧樹脂（填充銀）化學(xué)結(jié)合芯片不需要預(yù)處理，粘結(jié)后固化出來或熱壓結(jié)合工藝通用性強(qiáng)，適用于導(dǎo)電熱性要求不高的器件，因?yàn)槠鋵?dǎo)熱電性能比

10、共晶、鉛錫銀裝片差，吸潮易形成空洞，開裂。軟焊料（軟焊料（Soft Solder) Soft Solder) 鉛錫銀焊料合金反應(yīng)芯片背面鍍銀或金或鎳，鍍銀基島更優(yōu)，軌道氣保護(hù)加熱導(dǎo)熱電性能好，但工藝復(fù)雜，焊料易氧化，一般用于大電流大功率器件玻璃膠（玻璃膠（DAFDAF）絕緣玻璃膠物理結(jié)合上膠加熱至玻璃熔融溫度成本低，適用于超薄芯片疊封，焊線前需要洗plasma去除有機(jī)成分Page 12Die Attach粘著劑的工藝流程粘著劑的工藝流程Page 13Die AttachQuality ControlDie ShearEpoxy Thickness & Fillet Height空洞不良

11、：焊料裝片單個(gè)空洞面積大于3%芯片面積，累計(jì)空洞面積大于8%芯片面積Solder paste 裝片單個(gè)空洞面積大于5%芯片面積，累計(jì)空洞面積大于10%芯片面積出水不良：芯片周圍任意一邊無膠溢出芯片位置不良：芯片水平方向旋轉(zhuǎn)角度5造成無法正常球焊（特殊工藝須按規(guī)定）芯片位置不良： -軟焊料或Solder paste裝片，芯片傾斜兩端高低差距 38um -（不）導(dǎo)電膠裝片，芯片傾斜兩端高低差距25um Page 14Epoxy curePurpose:Solidify the epoxy after D/AOvenInsideMachineC sunMaterialN/AControlCure P

12、arameterNitrogen gas flowCheckDie ShearPage 15Wire BondingPurpose:Use ultrasonic, force , temp, time to connect the bond pad with lead frame by gold/copper/Silver/Aluminium wire.Ball BondingWedge BondingMachineKNS/ASMMaterialWire/CapilaryControlBonding ParameterHeat Block TempCheckWBP/WBSBall Size/C

13、raterVisual InspectionPage 16Wire BondingThe difference between Ball Bonding and Wedge Bonding 球焊球焊Ball Bonding和鍵合和鍵合Wedge Bonding的區(qū)別的區(qū)別1、在一定溫度下，在超聲發(fā)生器作用下，通過焊能頭使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)金球、銅球與鋁層產(chǎn)生塑型形變，形成良好的牢度。(在形成球時(shí)需要用氫氮混合氣體避免銅線氧化）2、鍵合又叫鍥形焊，是因?yàn)樗膲狐c(diǎn)象鍥形(三棱鏡)。在常溫下，鋁絲通過換能頭及劈刀的機(jī)械振動(dòng)，與鋁層粘合在一起。它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生化合物。Page 17Wire B

14、ondingQuality ControlBall ShearWire Pull弧度不良：弧度不良：焊絲與芯片，引線框及其他焊絲的最短距離2倍焊絲直徑球形不良：球形不良：球徑大小不良，2倍焊絲直徑或4倍 焊絲直徑；特殊情況（壓區(qū)尺寸小于常規(guī) 情況）下，球徑焊區(qū)單邊邊長(zhǎng)的70%或焊區(qū)單邊邊長(zhǎng)為不良；球厚度不良球厚度不良:壓扁變形,球厚度70%焊線直徑為不良二焊點(diǎn)不良：第二焊點(diǎn)根部有撕裂或隱裂現(xiàn)象Cratering TestIMC CheckPage 18MoldingPurpose:Seal the product with EMC to prevent die, gold wire from

15、being damaged, contaminated and oxygenic.MachineTOWA/ASMMaterialCompoundControlMold Temp; Clamp pressureTransfer pressure/time; Cure timeCheckBody Thickness/Wire CurvatureVoid/DelaminationVisual InspectionEMC為黑色塊狀，低溫存儲(chǔ)，使用前需先回溫。其特性在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會(huì)逐漸硬化，最終成型Page 19MoldingQuality Control弧度不良：焊線沖歪率大于20%碰線

16、不良：線與線的距離小于2倍線徑、斷線、接觸芯片或外引腳孔洞缺角內(nèi)部氣泡上下錯(cuò)位溢膠C-SAM 檢查Page 20Post Mold CurePurpose:To let EMC react completely so that products can be protected more effectively.OvenMachineC-SunMaterialNAControlCure temp.Cure timeCheckProfile后固化目的：提高材料的交聯(lián)密度；緩釋制造應(yīng)力。后固化溫度：通常在175度左右（接近Tg溫度，分子鏈相對(duì)松弛；催化劑的活性較高。）后固化時(shí)間：4-8H，通常恒溫

17、6H（后固化烘箱溫度均勻性；后固化烘箱的升溫速度。）Page 21Laser MarkingPurpose:Provide a permanent identification on product body.MachineLaser machineMaterialNAControlLaser powerCheckLaser depthVisual inspectionPage 22De-junkPurpose:Remove the dam-bar of leadframeBeforeAfterLaser MarkingLaser MarkngDam-barDam-barPage 23De-f

18、lashPurpose:Remove the residue of EMC around the package body and lead毛刺飛邊是指封裝過程中塑封料樹脂溢出，貼帶毛邊，引線毛刺等飛邊毛刺現(xiàn)象Laser MarkingLaser Marking高壓水去飛邊電解高壓水去飛邊浸酸軟化廢膠殘留圖片控制項(xiàng)目：軟化時(shí)間，軟化液溫度；電解電流，電解液濃度；高壓水壓力，傳送速度手工檢驗(yàn)，超標(biāo)溢料手工去除Page 24PlatingPurpose:To plating Sn on the lead which will mount on board pad.利用金屬和化學(xué)的方法，在框架表面鍍

19、上一層鍍層，以防止外界環(huán)境的影響(潮濕和熱），并使元器件在PCB板上容易焊接及提高導(dǎo)電性。Laser MarkingLaser MarkingloadunloadPlating lineAfterBeforeloadunloadPlating lineMachineSYM-SSP-2000MaterialTinControlComponent, Temp, of plating bath; Planting current; Planting time; DI water resisterCheckVisual inspection; Plating thickness; Solderabil

20、ityPage 25PlatingBaking after plating(Baking after plating(電鍍退火）電鍍退火）: :目的：讓無鉛電鍍后的產(chǎn)品在高溫下烘烤一段時(shí)間，以便消除電鍍層潛在的錫須生長(zhǎng)（Whisker Growth）的問題。條件：150+/-5C;2HrsLaser MarkingLaser MarkingloadunloadunloadPlating line電鍍兩種類型：電鍍兩種類型：PbFree：無鉛電鍍，錫（Tin）的純度99.95%,符合Rohs的要求；Tin-Lead：鉛錫合金。 Tin占85%，Lead占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰。晶須（Whisker），是指錫在長(zhǎng)時(shí)間的潮濕環(huán)境和溫度變化的環(huán)境下生長(zhǎng)出的一種須狀晶體，可能導(dǎo)致產(chǎn)品引腳的短路。Page 26PlantingQuality Control外觀檢查Solderability testSolderability test鍍層厚度量測(cè)Preconditioning: Steam aging 93+3/-5, 8 hrsSolder