封装测试工艺技术管理教育资料课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,封装测试工艺教育资料,1,封装测试工艺教育资料1,封装形式,IC PKG,插入实装形,表面实装形,DIP,：,DIP,、,SHD,SSIP,、,ZIP,PGA,FLAT PACK,：,SOP,、,QFP,、,CHIP CARRIER,：,SOJ,、,QFJ,、,LCC,、,TAB,BGA,、,CSP,IC CARD,COB,其他,2,封装形式IC PKG插入实装形表面实装形DIP：DIP、SH,PGA,CSP,TBGA,PBGA,QFP,TSOP,SOJ,DIP,LOGIC,MEMORY,外形尺寸减少,腿数增加,封装形式的发展,3,PGACSPTBGAPBGAQFPTSOPSOJDIPLOG,SGNEC,现有封装形式,4,SGNEC现有封装形式4,1994,1996,1995,1997,1998,1999,2000,4M SDRAM,26pin SOJ,Pitch: 1.27,Lead width:0.45,Thickness: 2.60,20pin SOP,Pitch: 1.27,Lead width:0.40,Thickness: 2.60,16M SDRAM,42pin SOJ,Pitch: 1.27,Lead width:0.45,Thickness: 2.60,64M SDRAM,54pin TSOP,Pitch: 0.80,Lead width:0.32,Thickness: 1.00,44pin QFP,Pitch: 0.80,Lead width:0.40,Thickness: 2.70,组装技术指标,:,Pitch: 1.270.80,Thichness: 2.601.00,SGNEC,组立发展历程,7,8,9pin SSIP,Pitch:2.54,Lead width:0.50,5,19941996199519971998199920004M,组立流程,粘片,封入,键合,划片,电镀,打印,选别,成形,SSIP,切筋,打印,选别,电镀,SOP,切筋,打印,成形,选别,LD,电镀,TSOP,成形,分离,切筋,电镀,成形,选别,打印,QFP,LD,6,组立流程粘片封入键合划片电镀打印选别成形SSIP切筋打印选别,划片工艺,划片工序是将已扩散完了形成芯片单元的大圆片进行分割分离。,从划片工艺上区分有：全切和半切两种,全切：将大圆片划透。适用于比较大的芯片，是目前最流行的划,片工艺。,半切：在划片作业中，不将大圆片划透，留有,120um180um,的余,量，适用于较小的芯片。,从设备上区分有：金刚石划片刀划片，和激光划片两种。由于激,光划片设备昂贵，金刚石划片刀划片是目前较,为流行的。,7,划片工艺划片工序是将已扩散完了形成芯片单元的大圆片进行分割分,半切作业流程,贴膜,划片,裂片,PMM,大圆片,划片刀,大圆片,圆环,膜,大圆片,芯片,压力辊,断裂,将大圆片放置在膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。,利用金刚石划片刀将大圆片划开。,在芯片的背面移动压力辊，使芯片受力未划部分裂开。,对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。,8,半切作业流程贴膜划片裂片PMM大圆片划片刀大圆片圆环膜大圆片,大圆片,划片刀,大圆片,圆环,膜,大圆片,UV,灯,芯片,全切作业流程,贴膜,划片,UV,PMM,将大圆片放置在,UV,膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。,利用金刚石划片刀将大圆片划开。,通过,UV,灯对,UV,膜的作用，将,UV,膜与芯片间的粘度降低，以利于芯片的取下。,对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。,9,大圆片划片刀大圆片圆环膜大圆片UV灯芯片全切作业流程贴膜划片,划片刀,接合剂,金刚石颗粒,划片刀的选择,根据制品划片槽的宽度、大圆片的厚度、划片槽的表面状态选择不同的划片刀,划片刀参数：,刃长、刃宽、金刚石颗粒尺寸、颗粒密度、接合剂种类,刃宽,刃长,龙骨,10,划片刀接合剂金刚石颗粒划片刀的选择根据制品划片槽的宽度、大圆,划片外观检查,划伤,缺损,崩齿,粘污,划伤是由于芯片表面接触到异物如：镊子，造成芯片内部的,Al,布线受到损伤，造成短路或断路，而引起不良。,缺损是由于芯片的边缘受到异物、或芯片之间的撞击，造成芯片的边缘缺损，当缺损到达芯片内部时，就会破坏,AL,布线或活性区，引起不良。,由于大圆片为,Si,单晶体，在划片时就不可避免的形成崩齿，崩齿的大小与划片刀的种类有关，当崩齿很大时，就会成为缺损。,粘污就是异物附着在芯片表面，如：,Si,屑，会造成内部短路，或可靠性受到影响。,扩散,在扩散工序产生的不良，如：图形不完整、,P/W,针迹异常等不良，也要在,PMM,工序予以去除。,11,划片外观检查划伤缺损崩齿粘污划伤是由于芯片表面接触到异物如：,1.,划片刀型号：崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。,2.,划片刀转速：崩齿、缺损。,3.,划片速度：划片轨迹、崩齿、缺损。,4.,划片方式：划片方式有向上、向下两种模式，对芯片表面及背,面的崩齿（缺损）情况有影响。,5.,划片刀高度：芯片背面,Si,屑的发生、背面崩齿的情况有影响。,6.,纯水流量：芯片表面,Si,屑粘污的发生情况有影响。,划片参数,12,1.划片刀型号：崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。划片参数,粘片工艺,粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。,共晶合金法：芯片背面和载体之间在高温及压力的作用下形成共晶,合金，实现连接及固定的方法。,树脂粘接：芯片背面及载体之间，通过含有大量,Ag,颗粒的环氧树脂,作为粘着剂，而达到固定的作用方法。,胶带粘接：芯片表面与载体之间通过胶带的粘接，达到固定的作业,方法。,粘片的要求：一定的机械强度,良好的欧姆接触（共晶、银浆）,良好的散热性能,稳定的化学性能,13,粘片工艺粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。粘片的要求：一,粘片工艺的比较,14,粘片工艺的比较14,共晶合金法示意图,芯片,Au,或其他合金材,L/F,小岛,首先在,L/F,小岛上放置,Au,或其他合金片，（或预先在小岛表面、大圆片背面金型烝金处理。然后在其上面放置芯片，在高温及压力的作业下，形成共晶，达到芯片固着的目的。,15,共晶合金法示意图芯片Au或其他合金材L/F小岛首先在L/F小,银浆粘片示意图,滴银浆,放置芯片,银浆瓶,滴嘴,小岛,芯片,16,银浆粘片示意图滴银浆放置芯片银浆瓶滴嘴小岛芯片16,胶带粘片与传统粘片的比较,芯片,银浆,小岛,引线腿,胶带,金线,17,胶带粘片与传统粘片的比较芯片银浆小岛引线腿胶带金线17,Chip stage,吸嘴,VCC,UV,膜,芯片,引现框架,大圆片,提取,放到芯片台,粘接,压着头,胶带粘片示意图,18,Chip stage吸嘴VCCUV膜芯片引现框架大圆片提取放,芯片的提取,芯片,顶起装置,顶针,膜,吸嘴,VCC,膜,顶起装置,顶针,吸嘴,芯片,VCC,表面吸着型吸嘴提取示意图,优点：适应品种多,不会造成芯,片缺损,缺点：芯片表面粘,污、划伤易,发生，,需定期更换,19,芯片的提取芯片顶起装置顶针膜吸嘴VCC膜顶起装置顶针,角锤型吸嘴提取示意图,膜,吸嘴,芯片,顶起装置,芯片的提取,优点：提取位置稳定,避免芯片表面粘污,使用寿命长,缺点：芯片尺寸与吸嘴必,须一一对应,易发生芯片缺损,20,角锤型吸嘴提取示意图膜吸嘴芯片顶起装置芯片的,粘片的工艺控制,.,粘片位置（,X,、,Y,、,）：稳定的粘片位置，使键合识别稳定。,.,银浆的饱满度：保证粘片的强度。,.,粘片的机械强度：芯片的固着强度。,.,芯片外观基准：粘污、划伤、缺损。,.,芯片的方向：必须与组装图一致。,.,密着性：芯片与胶带的接着强度。,21,粘片的工艺控制.粘片位置（X、Y、）：稳定的粘片位置，使,键合工艺,键合工序就是将芯片和内引线通过金属细线（金丝、铝丝、铜丝,等）连接起来，实现电气上的连接的过程。,键合工艺的要求：,接合力强，接触电阻小。,稳定的化学性。,良好的导电性。,一定机械强度。,从键合工艺上区分：热压键合、热压超声键合、超声键合。,22,键合工艺键合工序就是将芯片和内引线通过金属细线（金丝、铝丝、,键合工艺的比较,23,键合工艺的比较23,键合工艺原理,Au,球,Al,键合点,氧化层,金球到达键合点后在热、压力、及超声波的作用下，破坏,Al,电极的表面氧化层，接触到,Al,的新生面，达到接着的目的。,24,键合工艺原理Au球Al键合点氧化层金球到达键合点后在热、压力,热压超声键合示意图,向,PAD,点,移动,接触,PAD,后，热、压力、超声发生作用,劈刀上升,引线形状控制,接触,lead,后，热、压力、超声发生作用,劈刀向上运动，夹子闭合，拉断金线,放电形成金球,夹子,金线,PAD,劈刀,LEAD,放电杆,25,热压超声键合示意图向PAD点接触PAD后，热、压力、超声发生,5N,High frequency induction furnace,Electric furnace,99.999% Au,Dopant,Ingot Making,Press Roll,Single Die Drawing,Heavy Drawing,Intermediate Annealing,Fine Drawing,Final Annealing,Rewinding,100%QAO,金线的制造示意图,26,5NHigh frequency induction fur,middle loop,high loop,Temperature /C,room,300,480,1063,(melting point),Fig. temperature distribution during free air ball forming by EFO spark,金线高度与金线的关系,27,middle loophigh loopTemperatur,劈刀,劈刀参数：,H,：孔径，与金线直径相关,CD,：劈刀腔尺寸，与金球压,着径有关,FA,：端面角度，与,2nd,强度,有关,CA,：腔体角度，与金球压着,径，压着强度有关,OR,：与,2nd,压着形状、压着,强度有关。,28,劈刀劈刀参数：28,Year of First Product Shipment Technology (nm),Chip Interconnect Pitch (um),Wire Bond - Ball,Wire Bond - Wedge,TAB,Flip Chip (Area Array),1997,1999,2002,2005,2008,2011,250,180,130,100,70,50,70,50,45,40,40,40,60,45,40,35,35,35,50,50,50,50,50,50,250,180,130,100,70,50,Fine Pitch Bonding,键合的发展趋势,29,Year of First Product Shipment,Big diameter + Small Ball,Big diameter + Larger Ball,Estimated,Achievement,Small diameter + Large Ball,Big Pad Area,Small Pad Area,Small Pad Area,Normal,Fine Pitch Bonding,小间距与初始球径,30,Big diameter + Small BallBig d,Finer Pitch :,Small & Consistent Pressed Ball,Low Loop Capability,Short Heat Affected Zone,High Neck Strength :,Fine Grain Structure,Conventional wire for high loop & short loop span,Long Loop Capability,High tensile strength & Soft Wire,金线形状,31,Finer Pitch :,键合工艺控制,.,金球压着径,.,金球压着厚度,.,金线高度,.,金线拉断强度,.,金球剥离强度,.,键合外观,32,键合工艺控制.金球压着径32,键合主要不良项目,A,B,C,D,E,PAD,LEAD,.A/B/C/D/E,不良：金线分别在,A,、,B,、,C,、,D,、,E,点断开,.,金线形状：金线间、金线与,lead,间，,金线与芯片之间的距离。,.,键合布线：必须与组装图一致。,.Lead,形状：引线腿间，引线腿与金线,间的距离。,.Lead,镀层：镀层剥落等,.Al,触须：易造成芯片内部短路。,.,芯片外观。,33,键合主要不良项目ABCDEPADLEAD.A/B/C/D/,键合参数,.,温度：影响金球与键合点的密着性、,2nd,点的接着强度，即与,A/E,不良有关。,.,压力：影响金球与键合点的密着性、,2nd,点的接着强度，即与,A/E,不良有关。,.,超声功率：影响金球与键合点的密着性、,2nd,点的接着强度，即与,A/E,不良有关。,.,时间：影响金球与键合点的密着性、,2nd,点的接着强度，即与,A/E,不良有关,.,弧度：控制金线的形状。,.,初期金球径：金球压着径、金球厚度、金球的密着性。,34,键合参数.温度：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强,封入工艺,封入就是将键合后的制品与外界隔离开来，实现物理及化学上的保护，在量产性、均一性、成本上考虑，传递模法是现在比较流行的工艺。也就是将树脂压入加热到一定温度的金型内的方法。,封入的要求：电性能（绝缘性，介电性）良好,吸水率、透湿率低,密着性好,一定的机械强度,热膨胀系数小,离子及放射性物质少,耐热性、阻燃性好,内应力小,成形性好，周期短,35,封入工艺封入就是将键合后的制品与外界隔离开来，实现物理及化学,树脂注入示意图,上模,下模,芯片,金线,料筒,浇道,门,模腔,予热后的树脂经注塑口投入，在注塑杆加压后，流入并充满模腔，模腔内空气经空气出口溢出。,36,树脂注入示意图上模下模芯片金线料筒浇道门模腔予热后的树脂经注,树脂难度与封入,热量,（温度,*,时间）,树脂块状态,液体状态,树脂予热,成形,射出,投入,开模,固化后状态,37,树脂难度与封入热量树脂块状态液体状态树脂予热成形射出投入开模,树脂主要成分,38,树脂主要成分38,树脂的分类,39,树脂的分类39,封入工序品质,.,孔隙,原因：树脂与料筒间的间隙、树脂中的水分、树脂浇道内空气卷入。,对策：树脂料饼尺寸、提高注塑压力、降低金型温度、提高熔融粘度。,.,未充填,原因：树脂制造中硬化物堵塞空气出口、注塑中树脂硬化、注塑时有死角。,对策：减少丙酮不溶物、加大注塑口、改善流动性、降低树脂注入速度。,.,金线变形,原因：高粘度的树脂以高速进入膜腔、已经硬化的树脂进入膜腔,对策：降低树脂粘度、加大注塑口、降低注入速度、降低金型温度、降低压力,40,封入工序品质.孔隙40,PKG,切筋工艺,树脂封入的半导体制品，在外管腿之间由连筋连接，其作用为防止内引线腿变形及封入时防止树脂流出。封入完了以后，连筋已无用处，将连筋去除的工序称为连筋切断工序。,目的：将管腿、连筋与,PKG,三者包围的溢料去除，防止溢料对切筋冲头的破坏,将连筋切断，实现外引线腿间电气上的分离。,PKG,连筋,DAM,树脂（溢料）,定位孔,上模,下模,PKG,冲头,外引线腿,连筋,上模,下模,H,D,切筋后制品示意图,41,PKG切筋工艺树脂封入的半导体制品，在外管腿之间由连筋连接，,切断面,塌边,毛刺,破断面,剪断面,由于切筋过程是物理的机械冲断过程，因此断面是不规则的，如左图所示。断面可分为：塌边、剪断面、破断面、毛刺部分，各部位的大小与冲头磨损情况及冲头间隙有关。,塌边：与间隙成正比,剪断面：与间隙成反比,破断面：与间隙成反比,毛刺：间隙到达一定程度以后，毛刺会急剧增大。,42,切断面塌边毛刺破断面剪断面由于切筋过程是物理的机械冲断过程，,成形工艺,切断,L/F,外框与,IC,相连接的吊筋、羽筋和管腿端部与,L/F,内框，同时将外引线腿弯成所需形状。制品被从,L/F,上分离，成为单个制品，这个过程称为管腿成形。,目的：将制品分离为个片状态、同时将外引线腿弯成所需形状。,成形原理：通过模具将管腿弯成所需形状，不同的,PKG,其过程也不同。,43,成形工艺切断L/F外框与IC相连接的吊筋、羽筋和管腿端部与L,LEAD,成形过程,J,形管腿成形过程入下图所示,PKG,PKG,PKG,PKG,第,1,弯曲,第,2,弯曲,第,3,弯曲,第,4,弯曲,压轮,44,LEAD成形过程J形管腿成形过程入下图所示PKGPKGPKG,成形工艺质量,.,平坦性,平坦性是指将,IC,置于平台上，离开平台表面最远的距离。,影响平坦性的主要因素：,PKG,翘曲、连筋切断毛刺大、模具内异物、模具损坏,.PKG,翘曲与平坦性,大型,IC,制品易发生,PKG,的翘曲，因此管腿加工时会有规律的上浮或下沉，解决方法为引线加工补偿。,.,毛刺,在切筋、管腿尖端切断处会出现毛刺。,对策：考虑冲头与模具间的间隙，对冲头的磨耗进行管理。,.PKG,裂纹,在,PKG,的合模线处、或表面有裂纹,对策：封入错位监控、仕上模具清扫。,45,成形工艺质量.平坦性45,打印工艺,在制品上对制品的品名、批号、商标、制造厂家、生产国等进行标记的过程为打印工序。,目的：明确制品的标志，使制品的履历可查。,打印种类：一般有油墨打印及激光打印两种,46,打印工艺在制品上对制品的品名、批号、商标、制造厂家、生产国等,激光打印工艺,打印原理：利用激光的能量将,PKG,表面刻出,530um,深度的沟槽，通过凹凸产生光线的漫反射，从而在制品表面得到视觉上光线反差，同时加工过程中产生的热量引起树脂变色，与未加工部分产生颜色上的区分，这样就可以看见打印图形。,激光束,树脂表面,炭,除去残渣,47,激光打印工艺打印原理：利用激光的能量将PKG表面刻出530,激光打印方式,激光打印方式有,3,种,1.,一括方式：打印图形制成模版，激光透过模版照在树脂表面。,2.,抽出方式：将各种文字制成模版，打印时根据需要选择所要文字，逐字打印在,PKG,表面。,3.,一笔方式：不需要模版，激光束根据指令在,PKG,表面写出文字。,48,激光打印方式激光打印方式有3种48,激光打印质量,打印图形是商品的脸面，清楚正确美观无疑是重要的质量评价内容，通常激光打印的视认性、文字高度、文字深度是主要的评价项目。,1.,文字发白,原因：激光发振功率低、激光通路受阻（保护玻璃）,对策：调整发射功率、清扫通道（保护玻璃）,2.,文字欠缺,原因：模版异常、制品上有异物附着、电磁镜动作不良、保护镜上异物附着,对策：检查模版、去除制品表面异物、调整电磁镜、清扫激光通路。,3.,打印文字变白、发黑、无法判读,原因：打印面粘污,对策：擦拭打印面直到文字清晰为止。,4.,打印位置,原因：,PKG,误检出,对策：检修位置检出传感器,49,激光打印质量打印图形是商品的脸面，清楚正确美观无疑是重要的质,电镀工艺,在,IC,外引线腿表面形成平滑致密的铅锡合金层，作用是保护管腿和增加可焊性易于实装。,半导体电镀工艺可分为光泽电镀、无光泽电镀。,电镀方法上可分为：挂镀、浸镀两种。,电镀的发展趋势，随着人们对环保的认识，半导体制品也面对着无铅化的课题，欧美及日本已着手这方面的工作，有部分制品已为无铅化，制品无铅化后，由于实装时的焊接温度需提高，对制品的可靠性提出了更高的要求。但无铅化是未来电镀的发展方向。,50,电镀工艺在IC外引线腿表面形成平滑致密的铅锡合金层，作用是保,制品表面,油污、锈等,本体,加工层,氧化层,扩散层,金属表面断面示意图,51,制品表面油污、锈等本体加工层氧化层扩散层金属表面断面示意图5,电镀流程,52,电镀流程52,电镀工艺的控制,1.,电镀层厚度,2.,镀层的组成,3.,耐湿性,4.,耐热性,5.,密着性,6.,表面张力,7.,不润湿性,8.,电镀外观,53,电镀工艺的控制1.电镀层厚度53,选别工艺,选别工序是确保向客户提供产品的电气性能符合要求的关键工序。它利用与中测相类似的测试台以及自动分选器，测定,IC,的电气特性，把良品、不良品区分开来；对某些产品，还要根据测试结果进行良品的分级（分类）。,测试按功能可分为,DC,测试（直流特性）、,AC,测试（交流特性或,timing,特性）及,FT,测试（逻辑功能测试）三大类。同时还有一些辅助工序，如,BT,老化、插入、拔出、实装测试、电容充放电测试等。,54,选别工艺选别工序是确保向客户提供产品的电气性能符合要求的关键,选别流程,产品的类别或功能不同，所用测试流程及测试设备也不相同。,SGNEC,典型产品的测试流程如下。,55,选别流程产品的类别或功能不同，所用测试流程及测试设备也不相同,选别工艺控制项目,测试生产与测试开发的关注点是不同的。生产中的测试要求既要可靠（,Quality,），又要高效（,Delivery,），还要低成本（,Cost,）。控制项目主要有：,1.,良品率,2.,不良再选良品率,3.IC,外观,4.,设备稼动率,56,选别工艺控制项目测试生产与测试开发的关注点是不同的。生产中的,LD,管脚检查,对表面贴产品而言，随着,Pin,数的增多及管脚间距的缩小，,IC,的外观是否符合,SPEC,要求，一样会严重影响客户的使用。因此有必要象检查电气特性那样对,IC,的外观特性进行检查，,LD,就是进行此项工作的工序。,LD,检查一般由自动管腿检查机来实现，它通过,IC,的图像二元化分析与测试。检查,IC,的管脚（如管脚形状、间距、平坦度、管脚间异物等）、树脂（异物附着、树脂欠缺）、打印（打印偏移、欠缺）、,IC,方向等项目，并分拣出外观不合格品。,57,LD管脚检查对表面贴产品而言，随着Pin数的增多及管脚间距的,入库检查,入库前的产品须按一定比例进行抽样外观及电特性检查，以作为衡量该批次产品质量是否合格的一种控制手段。一旦抽样产品不合格，则整批产品都被判为不合格。产品种类不同，入库检查的数量、项目、判定基准也不尽相同。,入库检查,NG,与客户索赔尽管严重程度不同，但性质一样。因此无论是外观项目,NG,还是电特性项目,NG,，一般除需进行全数再检查外，对不良发生的原因要进行认真的调查，并采取有效对策。,58,入库检查入库前的产品须按一定比例进行抽样外观及电特性检查，以,包装入库,包装的主要目的是保证运输过程中的产品安全，及长期存放时的产品可靠性。因此对包装材料的强度、重量、温湿度特性、抗静电性能都有一定的要求。,包装按容器形态可分为载带包装、托盘包装及料管包装；按干燥形态可分为简易干包、完全干包及通常包装；按端数形态又可分为满杯（满箱）包装与非满杯包装。,59,包装入库包装的主要目的是保证运输过程中的产品安全，及长期存放,共通,1.,问题意识,SGNEC,作为集成电路的生产单位，作为技术人员要时刻存在问题意识，及时发现问题，避免生产中不良的发生。,2.,集成电路生产的特点,集成电路生产中，选别以前的工序一般为不可再工事，出现不良就无法挽回。因此作业中必须严格按照规格书作业，认真确认，防止作业中的失误。 技术人员对所指定的事项要按照程序谨慎指定。,60,共通1.问题意识60,