IC-封装技术

IC封裝製程簡介ICAssemblyProcessIntroductionA.IC的活動鏈B.IC封裝之目的,演進及趨勢C.封裝體外型簡介D.封裝體構造E.IC封裝流程F.可靠度及信賴性測試簡介IC的活動鏈IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢封裝之目的•支撐產品實體•滿足電子產品的電性功能及訊號傳輸的要求•使產品得以散熱避免電路因熱受到損壞•保護電路避免受到環境破壞IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢封裝之演進封裝之趨勢-輕、薄、短、小IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢電子構裝之分級IC黏著於電路板之型態封裝體外型簡介-名詞釋意•DIP:DualInlinePackage•ZIP:ZigzagInlinePackage•SIP:SingleInlinePackage•(M)SOP(N,W):(Mini)SmallOutlinePackage(Narrow,Wide)•SSOP:ShrinkSmallOutlinePackage•TSSOP:ThinShrinkSmallOutlinePackage•PLCC/CLCC:Plastic/Ceramicleadlesschipcarrier•SOJ:SmallOutlineJ-leadpackage•TO:TransistorOutlinePackage•SOT:SmallOutlineTransistor•QFN:QuadFlatNo-lead•DFN:DualFlatNo-lead•QFP:QuadFlatPackage•LQFP/TQFP:Low/ThinFlatQuadFlatPackage•CSP:ChipSize(Scale)Package•WLCSP:WaferLevelChipSize(Scale)Package•BGA/PBA:Ball/PinGridArray•TAB:TapeAutomatedBonding封裝體外型簡介四方扁平封裝(QFP)無引腳晶片載器(LCC)有引腳晶片塑膠載器(PLCC)雙排引腳封裝(DIP)薄小外形輪廓封裝(TSOP)單排引腳封裝(SIP)廠內封裝體SOT-23(1.45mm)3,5,6,8LTSOT-23(0.8mm)JSOT6,8LSOT-893,5LSOT-2233LSC-703L5LTO-2203L,5LTO-2633L,4L,5LTO-251TO-2523L,4L,5LTO-923L,M3L,M4LQFN(1.0mil)TQFN(0.8mil)DFN(1.0mil)TDFN(0.8mil)PunchSawKPAKDIPSOPMSOPSSOPTSSOPSOP-PSOPSSOPSOP-ExposedpadMini-SOPTSSOPLQFP(1.6mm)TQFP(1.2mm)BGAWLCSP封裝體構造晶片晶片托盤黏粒Epoxy外引腳銲線:二銲點導通線材:Au,Cu,Al熱固型環氧樹脂晶片保護層銲線:一銲點IC封裝流程WaferGrindingDieAttach(DA黏晶)EpoxyCuring(EC銀膠烘烤)WireBond(WB銲線)DieCoating(DC晶粒封膠)Plasma(Option)Molding(MD封膠)PostMoldCure(PMC封膠後烘烤)Dejunk/Trim(DT去膠去緯)WaferSaw(WS切割)SolderPlating(SP錫鉛電鍍)TopMark(TM正面印碼)Forming/Singulation(FS去框/成型)Scanning(Option)DryPackingShippingIC封裝流程:全製程接單下線進料檢驗晶圓切割異常處理由PC或Sales接到客戶訂單,檢查相關物料後下製造命令接獲客戶之晶圓(晶片)後做進料檢驗將晶片研磨至適當厚度將整片晶圓上的晶片切成具有完整功能的單一晶粒晶片研磨IC封裝流程:細部概要說明二目視黏粒銀膠烘烤切割完後針對切割品質做目檢烘烤基板內之水氣將單一晶粒黏到導線架上利用熱將黏晶粒之銀膠固化以固定晶粒基板烘烤銲線點膠(選項)三目視清除表面污染物以金線將晶片上之線路連結到導線架上使用保護膠將晶粒表面覆蓋,使其免於被外部應力或放射線破壞抽檢上述製造過程所產生的缺點電漿清洗(選項)100%目檢壓模去膠緯(SMD)除膠膜將產品之內部線路以環氧樹脂(黑膠)保護起來去除膠體邊緣多餘的黑渣及環繞膠體邊圓的金屬線(緯線,Dambar)去除溢出在導線架腳上的膠膜,以利導線架外部(外腳)的電鍍蓋印電鍍(植球)四目視-1用油墨或雷射將產品品牌型號種類等相資料蓋或刻在膠體表面將錫鉛電鍍於導線架外部(外腳)以保護其免於氧化及提供銲錫檢查壓模到電鍍所有可能發生的缺點成型四目視-2品管驗收重工報廢報廢將導線架外腳依銲接之需求做成不同的外型尺寸檢查壓模到成型的所有缺點(主要為成型)出貨前之品質抽驗依客戶或產品需求包裝成所需樣式出貨包裝出貨IC封裝流程:晶圓進料檢驗(Waferincomeinspection)目的:檢驗晶片來料品質,以判斷是否需做特殊製程及通知客戶檢驗項目-文件,晶片數量,晶片刻號,MappingFile-缺點項目:1.CP缺點:探針痕跡過重、過大,刮傷,Ink不良…2.FAB問題:金屬橋接、斷裂,銲墊變色、未開窗…3.其他缺點:混料,破片,外物沾附…工具:顯微鏡,Z軸顯微鏡,ContactAngle儀器製程目的:將晶片從背面磨至適當厚度,以符合相關封裝體之需求.研磨目的1.防止翹曲(Warpage)2.平衡上下模流,防止灌不滿或保護層剝離3.薄型封裝需求:DIP--不磨;PLCC,QFP--19mil;TSOP,TQFP--12milSOP—15mil設備:TapingMachine,Grinder,De-tapingMachine材料:膠帶Tape(fortapingandde-taping)置具:晶舟盒(Wafercassette)IC封裝流程:晶圓研磨(Wafergrinding)27mil12mil晶圓研磨步驟將晶片正面黏貼在膠帶上以平面砂輪在晶片背面研磨至設定厚度除去膠帶,並將晶片退入Cassette內WaferTapingWaferGrindingWaferde-taping研磨膠帶(Grindingtape)1.目的:在研磨製程時作為保護功用2.種類:UVType和NonUVType(Bluetape)3.重要特性:a.厚度:100~250μmb.黏性:NonUVType:20~200gf/20mmUVType:350gf/20mm(before)3gf/20mm(afterUVirradiation)4.研磨膠帶選用之考量:a.晶圓Ink的厚度或晶圓長突塊之高度b.研磨之晶圓尺寸及研磨後之厚度c.低殘膠低污染GrindingtapeDe-tapingtypeTapingProcess研磨機(Grinder)研磨機的外型研磨的行程-1TimeWafer(Crosssection)AircutSparkoutEscapecut1stcut2ndcutOriginalthicknessFinishthicknessHeight研磨的行程-2製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.貼片前須確認Ink之大小及高度,避免凸塊效應造成研磨破片.2.貼片機之切割刀需有壽命控制,以避免膠絲殘留造成研磨破片.3.粗磨砂輪需須定時整治清理,以控制表面粗糙度.4.研磨機之清潔需特別注意,避免殘留矽渣在Chucktable表面造成研磨時破片.5.貼片及撕片時有靜電產生,注意ESD防護.6.晶圓貼片時需注意不得有氣泡殘留.IC封裝流程:晶圓貼片(Wafermount)製程目的:將晶片藉膠帶固定在晶圓環(waferring)上,以利後製程(晶圓切割,黏晶)之操作.設備:TapingMachine材料:膠帶Tape(UVType和NonUVType)重要特性:a.厚度:80~150μmb.黏性:NonUVType:50~200gf/20mmUVType:150~1000gf/20mm(before)5~30gf/20mm(afterUVirradiation)c.擴張性:250~350μm(5mm�)置具:晶舟盒(Wafercassette)切割膠帶選用之考量1.晶片大小2.上片機之吸片強度3.良好之擴張性製程目的:利用鑽石砂輪為將晶圓之上的晶粒(Die)切割分離.設備:SawMachine材料:切割刀(Blade)置具:晶片彈匣(Wafercassette)IC封裝流程:晶圓切割(Wafersaw,diesaw,wafercut)晶片切割步驟將晶片背面連同鐵環(固定用)黏貼在膠帶上以100度左右溫度烘烤十分鐘可稍增加黏度(Bluetape)連同Cassette送入切割機中,設定位置座標,進行切割,並以DIWater沖洗殘屑及SpinDry使用UVTape需用UV光源照射以降低黏性,便於將晶粒取下WaferMountBaking(Option)WaferSawUVRelease(Option)切割刀(Blade)1.種類Type:ZandZHtype.2.組成:鑽石顆粒,結合劑,矽袋3.重要特性:a.鑽石顆粒大小:切割能力,刀片壽命,正崩情形b.鑽石的集中度(密度):刀片壽命,正崩c.結合劑種類:正崩,切割能力,刀片壽命4.切割刀選用之考量:產品種類,切割道寬度,晶片厚度(刀刃長度)切割機(Sawmachine)Machinelay-out:切割方式及結構-1:切割方式及結構-2:切割方式及結構-3:切割道:1.切割刀中心線與實際切割中心線之偏差.2.切割道寬度,不含切割缺陷(chipping)3.實際切割道寬度4.切割道中心至晶粒邊緣之距離5.碎裂缺陷之深度(chippingsize)切割站之異常:製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.SawBladeLifeTimeControl及破損偵測功能2.進刀速度,轉速及切穿次數--DieCrack3.使用DIWater,減少晶片表面銲墊污染4.DIWater中加入CO2以增高水阻值,降低ESDIssue5.清洗水壓控制,以避免清洗不完全或應力破壞6.清洗角度控制亦可減少矽粉殘留7.KerfWidthControl(Bladethickness,進刀深度,進刀速度,轉速)製程目的:將晶粒(Chip/Dies)依照所需之位置置於導線架(LeadFrame)上並用膠（Epoxy）加以黏著固定。黏晶完成後之導線架則經由傳輸設備送至金屬匣(Magazine)內，以送至下一製程進行銲線。在此步驟中導線架提供了晶粒黏著的位置，並預設有可延伸晶粒電路的內、外引腳。導線架依不同設計可有一個或數個晶粒座設備:Diebonder,ionizer材料:基板或導線架(substrateorLeadframe),銀膠或絕緣膠(Epoxy)工具:點膠頭(Dispenser),頂針(Needle),吸嘴(Pick-uptool)置具:彈匣(Magazine)IC封裝流程:上片,黏晶,黏片(diebond,diemount,dieattach)黏粒步驟依BOM準備花架(基板)及銀膠將已切割完畢之Wafer及Cassette放入DieBonder之進料區,並設定座標位置及讀入mapping資料設備自動點適當膠量至DiePad上並吸取晶粒壓於其上做接合烘烤以將Epoxy固化,連結基座晶粒MaterialPrepareWaferPrepareDieBondEpoxyCure黏粒製程準備1.花架/基板準備:產品封裝型態,DiePad尺寸2.銀膠準備:回溫,震盪混合(離心脫泡),管制標簽3.GoodDie資料抓取a.InkDie-調整光學讀取燈光強度-一般取用未上Ink之GoodDie-常因燈光強度或Ink濃淡而有誤取或漏取b.Mapping-使用電子檔案儲存存於磁片中,或連線傳送-不因燈光或I