芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

流程

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

IC Package (IC的封装形式)

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

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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;

按照和PCB板连接方式分为:

PTH封装和SMT封装

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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

按照封装外型可分为:

SOT、SOIC、TSSOP、QFN、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;

QFN—Quad Flat No-lead Package 四方无引脚扁平封装

SOIC—Small Outline IC 小外形IC封装

TSSOP—Thin Small Shrink Outline Package 薄小外形封装

QFP—Quad Flat Package 四方引脚扁平式封装

BGA—Ball Grid Array Package 球栅阵列式封装

CSP—Chip Scale Package 芯片尺寸级封装

IC Package Structure(IC结构图)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

Raw Material in Assembly(封装原材料)

【Wafer】晶圆

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

【Lead Frame】引线框架

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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;

【Gold Wire】焊接金线

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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;

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;

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

【Epoxy】银浆

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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;

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

FOL– Front of Line前段工艺

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

FOL– Back Grinding背面减薄

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨,来减薄晶圆达到 封装需要的厚度(8mils~10mils);

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

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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– 2nd Optical Inspection二光检查

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

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。

FOL– Die Attach 芯片粘接

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片拾取过程:1、Ejector Pin从wafer下方的Mylar顶起芯片,使之便于 脱离蓝膜;2、Collect/Pick up head从上方吸起芯片,完成从Wafer 到L/F的运输过程;3、Collect以一定的力将芯片Bond在点有银浆的L/F 的Pad上,具体位置可控;4、Bond Head Resolution: X-0.2um;Y-0.5um;Z-1.25um;5、Bond Head Speed:1.3m/s;

FOL– Epoxy Cure 银浆固化

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

银浆固化:

175°C,1个小时;N2环境,防止氧化:

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

Die Attach质量检查:

Die Shear(芯片剪切力)

FOL– Wire Bonding 引线焊接

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

利用高纯度的金线(Au) 、铜线(Cu)或铝线(Al)把 Pad 和 Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接 点,Lead是 Lead Frame上的 连接点。

W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。

FOL– 3rd Optical Inspection三光检查

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

EOL– End of Line后段工艺

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

EOL– Molding(注塑)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

EOL– Laser Mark(激光打字)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

在产品(Package)的正面或者背面激光刻字。内容有:产品名称,生产日期,生产批次等;

EOL– Post Mold Cure(模后固化)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

用于Molding后塑封料的固化,保护IC内部结构,消除内部应力。Cure Temp:175+/-5°C;Cure Time:8Hrs

EOL– De-flash(去溢料)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

目的:De-flash的目的在于去除Molding后在管体周围Lead之间 多余的溢料;方法:弱酸浸泡,高压水冲洗;

EOL– Plating(电镀)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

利用金属和化学的方法,在Leadframe的表面 镀上一层镀层,以防止外界环境的影响(潮湿 和热)。并且使元器件在PCB板上容易焊接及 提高导电性。

电镀一般有两种类型:

Pb-Free:无铅电镀,采用的是>99.95%的高纯 度的锡(Tin),为目前普遍采用的技术,符合 Rohs的要求;

Tin-Lead:铅锡合金。Tin占85%,Lead占 15%,由于不符合Rohs,目前基本被淘汰;

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

EOL– Post Annealing Bake(电镀退火)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

目的: 让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间,目的在于 消除电镀层潜在的晶须生长(Whisker Growth)的问题;条件: 150+/-5C; 2Hrs;

EOL– Trim&Form(切筋成型)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

Trim:将一条片的Lead Frame切割成单独的Unit(IC)的过程; Form:对Trim后的IC产品进行引脚成型,达到工艺需要求的形状, 并放置进Tube或者Tray盘中;

EOL– Final Visual Inspection(第四道光检)

芯片制造工艺流程:IC封装工艺简介

在低倍放大镜下,对产品外观进行检查。主要针对EOL工艺可能产生的废品:例如Molding缺陷,电镀缺陷和Trim/Form缺陷等;

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据