半导体封装流程完整PPT通用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Company Logo,*,Logo,Logo,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Introduction of IC Assembly ProcessIC,封装工艺简介,Introduction of IC Assembly Process,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。,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（,230,3,）、恒定的湿度（,50,10%,）、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。,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。,IC Process Flow,Customer,客 户,IC Design,IC,设计,Wafer Fab,晶圆制造,Wafer Probe,晶圆测试,Assembly&Test,IC,封装测试,SMT,IC,组装,IC Package,（,IC,的封装形式）,Package-,封装体：,指芯片（,Die,）和不同类型的框架（,L/F,）和塑封料（,EMC,）形成的不同外形的封装体。,IC Package,种类很多，可以按以下标准分类：,按封装材料划分为：,金属封装、陶瓷封装、塑料封装,按照和,PCB,板连接方式分为：,PTH,封装和,SMT,封装,按照封装外型可分为：,SOT,、,SOIC,、,TSSOP,、,QFN,、,QFP,、,BGA,、,CSP,等；,IC Package,（,IC,的封装形式）,按封装材料划分为：,金属封装,陶瓷封装,塑料封装,金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品；,陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产品，占少量商业化市场；,塑料封装用于消费电子，因为其成本低，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分的市场份额；,IC Package,（,IC,的封装形式）,按与,PCB,板的连接方式划分为：,PTH,SMT,PTH-Pin Through Hole,通孔式；,SMT-Surface Mount Technology,，表面贴装式。,目前市面上大部分,IC,均采为,SMT,式的,SMT,IC Package,（,IC,的封装形式）,按封装外型可分为：,SOT,、,QFN,、,SOIC,、,TSSOP,、,QFP,、,BGA,、,CSP,等；,决定封装形式的两个关键因素,:,封装效率。芯片面积,/,封装面积，尽量接近,1:1,；,引脚数。引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加；,其中，,CSP,由于采用了,Flip Chip,技术和裸片封装，达到了 芯片面积,/,封装面积,=1:1,，为目前最高级的技术；,封装形式和工艺逐步高级和复杂,IC Package,（,IC,的封装形式）,QFNQuad Flat No-lead Package,四方无引脚扁平封装,SOICSmall Outline IC,小外形,IC,封装,TSSOPThin Small Shrink Outline Package,薄小外形封装,QFPQuad Flat Package,四方引脚扁平式封装,BGABall Grid Array Package,球栅阵列式封装,CSPChip Scale Package,芯片尺寸级封装,IC Package,Structure,（,IC,结构图）,TOP VIEW,SIDE VIEW,Lead Frame,引线框架,Gold Wire,金 线,Die Pad,芯片焊盘,Epoxy,银浆,Mold Compound,塑封料,Raw Material in Assembly(,封装原材料,),【Wafer】,晶圆,晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之,IC,产品。,Raw Material in Assembly(,封装原材料,),【Lead Frame】,引线框架,提供电路连接和,Die,的固定作用；,主要材料为铜，会在上面进行镀银、,NiPdAu,等材料；,L/F,的制程有,Etch,和,Stamp,两种；,易氧化，存放于氮气柜中，湿度小 于,40%RH;,除了,BGA,和,CSP,外，其他,Package,都会采用,Lead Frame,，,BGA,采用的是,Substrate,；,Raw Material in Assembly(,封装原材料,),【Gold Wire】,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,；,Raw Material in Assembly(,封装原材料,),【Mold Compound】,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,Lead Frame,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；,Raw Material in Assembly(,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,Die Pad,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,Typical Assembly Process Flow,FOL/,前段,EOL/,中段,Plating/,电镀,EOL/,后段,Final Test/,测试,FOL Front of Line,前段工艺,Back,Grinding,磨片,Wafer,晶圆,Wafer Mount,晶圆安装,Wafer Saw,晶圆切割,Wafer Wash,晶圆清洗,Die Attach,芯片粘接,Epoxy Cure,银浆固化,Wire Bond,引线焊接,2nd Optical,第二道光检,3rd Optical,第三道光检,EOL,FOL Back Grinding,磨片,Taping,粘胶带,Back,Grinding,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（,Active Area,）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；,FOL Wafer Saw,晶圆切割,Wafer Mount,晶圆安装,Wafer Saw,晶圆切割,Wafer Wash,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,Saw Blade,将整片,Wafer,切割成一个个独立的,Dice,，方便后面的,Die Attach,等工序；,Wafer Wash,主要清洗,Saw,时候产生的各种粉尘，清洁,Wafer,；,FOL Wafer Saw,晶圆切割,Wafer Saw Machine,Saw Blade(,切割刀片,),：,Life Time,：,9001500M,；,Spindlier Speed,：,3050K rpm,：,Feed Speed,：,3050/s;,FOL 2nd Optical Inspection,二光检查,主要是针对,Wafer Saw,之后在显微镜下进行,Wafer,的外观检查，是否有出现废品,。,Chipping Die,崩 边,FOL Die Attach,芯片粘接,Write Epoxy,点环氧树脂,Die Attach,芯片粘接,Epoxy Cure,环氧树脂固化,Epoxy Storage,：零下,50,度存放；,使用之前回温，除去气泡；,Epoxy Writing,：点银浆于,L/F,的,Pad,上，,Pattern,可选,；,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。,FOL Die Attach,芯片粘接,第二步：将液态环氧树脂涂到引线框架的台载片台上。,FOL Die Attach,芯片粘接,第三步：将芯片粘贴到涂好环氧树脂的引线框架上。,FOL Die Attach,芯片粘接,FOL Epoxy Cure,环氧树脂,固化,环氧树脂固化：,-175C,，,1,个小时；,N2,环境，防止氧化：,Die Attach,质量检查：,Die Shear,（芯片剪切力）,FOL Wire Bonding,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。,FOL Wire Bonding,引线焊接,Key Words,：,Capillary,：陶瓷劈刀。,W/B,工艺中最核心的一个,Bonding Tool,，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（,Bond Ball,）；,Bond Ball,：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,Lead Frame,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（,USG Power,）、时间（,Time,）、温度（,Temperature,）；,FOL Wire Bonding,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,Wire Loop,Cap,下降到,Lead Frame,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,FOL Wire Bonding,引线焊接,Wire Bond,的质量控制：,Wire Pull,、,Stitch Pull,（金线颈部和尾部拉力）,Ball