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原材料簡介

1、Wafer

2、引線框架（Lead Frame）：提供電路連接和Die的固定作用

1）主要材料為銅，會在上面進(jìn)行鍍銀、NiPdAu等材料；

2）L/F的制程有Etch和Stamp兩種；

3）易氧化，存放于氮?dú)夤裰?，濕度小?0%RH;

4）除了BGA和CSP外，其他Package都會采用Lead Frame，BGA采用的是Substrate。

3、鍵合絲（Wire）：實(shí)現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物理連接

4、塑封料/環(huán)氧樹脂（Molding Compound）：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(hù)，防止外界干擾

1）主要成分為：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）；

2）存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時(shí)。

5、銀漿（Epoxy）：將Die固定在Die Pad上，并提供散熱和導(dǎo)電作用

1）成分：環(huán)氧樹脂填充金屬粉末（Ag）；

2）-50°以下存放，使用之前回溫24小時(shí)。

 

典型的芯片封裝流程

 

1、前段工藝（FOL）

1）背面減?。˙ack Grinding）

將從晶圓廠出來的Wafer進(jìn)行背面研磨，來減薄晶圓達(dá)到封裝需要的厚度（8mils~10mils）；磨片時(shí)，需要在正面（Active Area）貼膠帶保護(hù)電路區(qū)域，同時(shí)研磨背面；研磨之后，去除膠帶，測量厚度。

 

2）晶圓切割（Wafer Saw）

將晶圓粘貼在藍(lán)膜（Mylar）上，使得即使被切割開后，不會散落；通過Saw Blade將整片Wafer切割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的Dice，方便后面的Die Attach等工序；Wafer Wash主要清洗Saw時(shí)候產(chǎn)生的各種粉塵，清潔Wafer。

常見的芯片切割設(shè)備為日本DISK的切割機(jī)，一般工藝參數(shù)設(shè)置如下：

目前，主流的Wafer Saw設(shè)備都具有CCD檢查功能，可以在切割的同時(shí)檢查是否有產(chǎn)生切割缺陷，第二道光檢主要目的是針對Wafer Saw之后在顯微鏡下進(jìn)行Wafer的外觀抽檢，檢查是否有出現(xiàn)廢品，常見的缺陷為Die chipping（芯片崩邊）。

 

 

 

3）芯片粘接（Die Attach）

a）點(diǎn)銀膠：

注：工業(yè)級產(chǎn)品嚴(yán)禁使用二次回溫的銀膠。

 

b）取芯片：

 

1、Ejector Pin從wafer下方的Mylar頂起芯片，使之便于脫離藍(lán)膜；

2、Collect/Pick up head從上方吸起芯片，從Wafer搬到L/F上方；

3、Collect以一定的力將芯片Bond在點(diǎn)有銀漿的L/F的Pad上；

4、Bond Head Resolution：X-0.2um，Y-0.5um，Z-1.25um；

5、Bond Head Speed：1.3m/s。

 

 

c）銀漿固化：

4）引線鍵合（Wire Bonding）：利用高純度的金線（Au）、銅線（Cu）或鋁線（Al）把Pad和Lead通過焊接的方法連接起來。

注：Pad是芯片上電路的外接點(diǎn)，Lead是Lead Frame上的連接點(diǎn)。

 

 

鍵合工序關(guān)鍵影響因子：

 

a）Capillary（陶瓷劈刀）：W/B工藝中最核心的一個(gè)Bonding Tool，內(nèi)部為空心，中間穿上金線，并分別在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊點(diǎn)；

 

b）EFO（打火桿）：用于在形成第一焊點(diǎn)時(shí)的燒球。打火桿打火形成高溫，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(diǎn)（Bond Ball）；

 

c）Bond Ball（第一焊點(diǎn)）：指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接點(diǎn)，一般為一個(gè)球形；

 

d）Wedge（第二焊點(diǎn)）：指金線在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接點(diǎn)，一般為月牙形（或者魚尾形）；

 

e）W/B四要素：壓力（Force）、超聲（USG Power）、時(shí)間（Time）、溫度（Temperature）。

 

常見的3種鍵合打線類型

第三道光檢主要目的是針對Wafer Saw之后在顯微鏡下進(jìn)行Wafer的外觀抽檢，檢查是否有出現(xiàn)廢品。典型缺陷如下圖所示，相鄰鍵合絲搭接短路。

2、后段工藝（EOL）

1）注塑（Molding）：為了防止外部環(huán)境的沖擊，利用塑封料把Wire Bonding完成后的產(chǎn)品封裝起來的過程，并加熱硬化。

a）EMC（塑封料）在低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會逐漸硬化，最終成型。

 

注：工業(yè)級產(chǎn)品嚴(yán)禁使用二次回溫的EMC。

 

b）Molding參數(shù)：

Molding Temp：175~185°C；Clamp Pressure：3000~4000N；

TransferPressure：1000~1500Psi；Transfer Time：5~15s；

Cure Time：60~120s。

 

注塑成型過程圖示：

2）打標(biāo)（Mark）：目前主流使用激光打標(biāo)，早期還有使用油墨印字。

3）高溫固化（Post Mold Cure）：用于Molding后塑封料的固化，保護(hù)IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)，消除內(nèi)部應(yīng)力。

**常用的條件：Cure Temp：175+/-5°C；Cure Time：8Hrs。**

 

4）去溢料（De-flash）&電鍍（plating）：需要注意的是，有的廠家是先去溢料后電鍍，有的廠家是先電鍍后去溢料。

 

去溢料（De-flash）

 

a）去溢料的目的：去除Molding后在管體周圍Lead之間多余的溢料；

 

b）去溢料的方法：弱酸浸泡，高壓水沖洗。

 

 

電鍍（plating）

 

a）電鍍的目的：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。

 

b）電鍍的類型：

 

Pb-Free：無鉛電鍍，采用的是>99.95%的高純度的錫（Tin），為目前普遍采用的技術(shù)，符合Rohs的要求；

 

Tin-Lead：鉛錫合金。Tin占85%，Pb占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰。

 

電鍍退火：讓無鉛電鍍后的產(chǎn)品在高溫下烘烤一段時(shí)間，目的在于消除電鍍層潛在的晶須生長（Whisker Growth）的問題。常用的條件是溫度在150+/-5°C下烘烤2h。

 

5）切筋成型（Trim&Form）

 

Trim：將一條片的Lead Frame切割成單獨(dú)的Unit（IC）的過程；

Form：對Trim后的IC產(chǎn)品進(jìn)行引腳成型，達(dá)到工藝需要求的形狀，并放置進(jìn)Tube或者Tray盤中。

 

細(xì)節(jié)示意圖：

 

6）Final visual inspection：在低倍放大鏡下，對產(chǎn)品外觀進(jìn)行檢查。主要針對EOL工藝可能產(chǎn)生的廢品：例如Molding缺陷，電鍍?nèi)毕莺蚑rim/Form缺陷等。