装片工序简介

装片工序简介PreparedBy:李晓鹏Date:2016.04.19JCETConfidential2目录一:半导体产业链及封测流程介绍介绍封测及装片在半导体产业链的位置二:装片介绍装片人员介绍装片机台介绍装片物料介绍装片方法介绍装片环境介绍测量系统介绍三:装片工艺趋势及挑战介绍IC封装的roadmap介绍装片困难点及发展趋势四:特殊封装工艺锡膏/共晶/铅锡丝及FC工艺JCETConfidential3半导体产业链介绍Assy&test流程介绍JCETConfidential4装片介绍1.装片解释:又称DA(DieAttach)或DB(DieBond)，目的为将磨划切割好的芯片固定在框架上以便后续工序作业，是封装的一个重要流程，影响整个芯片封装。1.装片作用：a.使芯片和封装体之间产生牢靠的物理性连接b.在芯片或封装体之间产生传导性或绝缘性的连接c.提供热量的传导及对内部应力的缓冲吸收3.装片因素图示：JCETConfidential装片因素----人输入输出设备操作机台正常运行/参数输入正确作业方法作业环境测量方法原物料准备正确的无不良的物料针对不可控因素—人，通过规范标准等方法管控人管控方法MES/物料handling指导书PMchecklist/改机查检表/参数查检表SPEC/WI/OCAP规范的作业方法SPECSOP/PFMEA规范的作业环境测量数据准确无偏差JCETConfidential6装片因素----机因素设备名称设备型号机生产设备装片机ESEC、ASM、Hitachi等烤箱Csun等量测设备量测显微镜Olympus等低倍显微镜Olympus等存储设备氮气柜NA冰柜NA标准装片生产设备图示装片设备种类JCETConfidential7装片因素----机标准装片设备关键能力设备名称关键机构机构模式设备型号关键能力装片机Input/outputLFloader模式ESEC2100SDLFstracktomagazineMagazinetomagazineASMAD838HitachiDB700Index适用框架尺寸ESEC2100SD长度90～300mm宽度20～125mm厚度0.1～1.6mmASMAD838长度100～300mm宽度12～101mm厚度0.12～1mmHitachiDB700长度100～260mm宽度38～96mm厚度0.1～3mm加热功能ESEC2100SDMax：250ºCASMAD838NAHitachiDB7000~300ºCWafertable适用铁圈种类ESEC2100SDRing/doubleringASMAD838Ring/doubleringHitachiDB700Ring/doublering作业晶圆尺寸ESEC2100SD4″/6″/8″/12″ASMAD8384″/6″/8″HitachiDB7004″/6″/8″/12″Dispenser点胶方式ESEC2100SD点胶、画胶ASMAD838点胶、画胶、蘸胶HitachiDB700点胶、画胶Bondhead可吸片芯片尺寸ESEC2100SDXY:0.45~25.4mm2/T:最小1milASMAD8380.150x150～5080x5080umHitachiDB700XY:0.75~25mm2/T:2~3mil装片精度ESEC2100SDX/Y位置偏差≤±25um，旋转角度≤±0.5°ASMAD838X/Y位置偏差≤±1.5mil，旋转角度≤±1°HitachiDB700X/Y位置偏差≤±25um，旋转角度≤±0.5°JCETConfidential8装片因素----机标准装片设备作业原理PickDispenserJCETConfidential9装片因素----机设备型号关键机构作业能力CsunQMO-2DSF加热机构爬升速率：Max7ºC/min温度范围：60~250ºC温度偏差：约±1ºC氮气输入流量Max：15L/min风扇马达Max：60Hz烘烤设备图示烘烤设备关键能力JCETConfidential10装片因素----机烘烤设备原理为了使胶固化，需要对装片后的产品进行高温烘烤，固化后胶质凝固，芯片与基板结合更加牢固。胶固化条件，依不同胶的特性，存在不同的烘烤条件。烘烤控制的参数：升温速率烘烤温度恒温时间氮气流量挥发JCETConfidential11量测设备设备名称设备图片量测项目目的量测显微镜产品外观检出芯片划伤沾污等装片精度检出芯片偏移量胶层厚度检出胶层厚度芯片倾斜检出芯片倾斜低倍显微镜产品外观检出芯片划伤沾污等装片方向防止wrongbonding溢胶覆盖检出溢胶不足45º显微镜爬胶高度检出溢胶不足或银胶沾污Dage4000推晶值检出银胶粘结力装片因素----机JCETConfidential12量测设备检测项目及检出异常处理措施装片因素----机制程名称设备名称产品产品/制程规格/公差测量方法抽样数频率控制方法异常处置装片显微镜芯片背面顶针印GGP-SiP-DB-101SiP装片作业指导书高倍显微镜≥100X2颗2units1次/改机更换顶针更换吸嘴记录表OCAP:：装片芯片背面有顶针痕迹_B显微镜外观GGP-WI-082-SiP001SIP产品内部目检标准显微镜6.7-100倍、高倍100倍以上1条全检100%首检：1次/开机、改机、修机、换班自检：每料盒记录表OCAP：装片外观不良测量显微镜胶厚（适用于胶装产品）GGP-SiP-DB-101SiP装片作业指导书测量显微镜≥200X4点/颗；2颗/条；1条/机1次/开机、接班、修机、改机记录表OCAP：胶厚不良显微镜位置布线图测量显微镜2颗1次/开机、接班、修机、改机记录表OCAP：芯片偏移或歪斜DAGE400推晶GGP-SiP-DB-101SiP装片作业指导书推晶1颗每班每烘箱unloading时送测一次SPCOCAP：装片芯片推晶SPC控制异常JCETConfidential13存储设备设备型号设备图片存储物料关键项目目的氮气柜晶圆/框架/产品氮气流量避免物料产品氧化冰箱银胶/DAF避免银胶失效避免银胶失效装片因素----机JCETConfidential14装片因素----料物料种类物料名称作用分类直接材料框架承载装片后的芯片leadframesubstrate黏着剂固定芯片EpoxyDAF芯片功能核心SiliconGaAs间接材料顶针顶出芯片金属顶针塑胶顶针吸嘴吸取芯片橡胶吸嘴电木吸嘴钨钢吸嘴点胶头银胶出胶粘取芯片点胶头印胶头JCETConfidential15直接材料---框架图示装片因素----料LFSubstrateJCETConfidential16直接材料---框架特性装片因素----料项目框架DAP镀层银铜银/铜镍金/镍钯金/SM镍金/镍钯金/SM优缺点银具有憎水性且较不活泼易氧化但可靠性佳易导致芯片桥架在环镀银层上出现的tilt及void金层亲水性特性易导致Resinbleed金层亲水性特性易导致Resinbleed改善方法NA材料保存及烘烤氮气流量管控管控芯片/pad尺寸比例减小金层毛细效应减小金层毛细效应结构材质铜/银铜/银铜/银PP、core、SM、铜等金属PP、core、SM、铜等金属优缺点CTE匹配CTE匹配CTE匹配CTE差异过大易导致分层CTE差异过大易导致分层改善方法NANANA无有效改善方法无有效改善方法JCETConfidential17装片因素----料粘着剂的工艺流程点胶JCETConfidential18装片因素----料直接材料---粘着剂特性Datasheet性能表现常见异常改善方法dieshear粘结能力粘结不良脱管改善烘烤程序覆盖率热导率产品散热NANATgTg越高越能抵抗热冲击NANA吸湿率低吸湿率有助于减少分层胶层吸湿分层管控存储条件体积电阻率电传导空洞分层增加电阻率优化装片烘烤参数CTE低的CTE会利于减少分层NANA弹性模量弹性模量越低越有助于减少胶体破裂弹性系数较大增加BLT厚度，针对性应用合适diesize触变指数银胶流变性拉丝滴胶优化点胶参数填充物填充物颗粒度/比重较大颗粒度/比重造成点胶头堵塞优化点胶头孔径粘度变化衡量银胶寿命的因素寿命内粘度变化过大NA重量损失越小越好，减少voidChannelvoid优化烘烤程序离子挥发越少越好，防止腐蚀芯片pad腐蚀增加烤箱排风管孔径JCETConfidential直接材料---芯片图示及芯片结构装片因素----料JCETConfidential项目分类图片材质构造厚度常见异常改善方法TopBottom芯片种类Si氧化硅无viahole+背金一般≥100umNANAGaAs砷化镓viahole+背金一般为50~120um爬胶过高优化点胶头及点胶参数芯片顶裂优化顶针及pick参数调整顶针中心避开viahole20直接材料---芯片特性装片因素----料Si芯片工作原理图GaAs芯片工作原理图JCETConfidential21间接材料---顶针装片因素----料多顶针排布，顶针共面性单顶针排布技术指标：长度直径顶针顶部球径角度JCETConfidential22间接材料---顶针选用rule装片因素----料JCETConfidential23间接材料---吸嘴装片因素----料橡胶吸嘴电木吸嘴塑料吸嘴钨钢吸嘴技术指标：吸嘴孔径、吸嘴外围尺寸、吸嘴材质（耐高温、吸嘴硬度）JCETConfidential间接材料---吸嘴选用rule装片因素----料JCETConfidential25间接材料---点胶头装片因素----料JCETConfidential26间接材料—点胶头选用rule装片因素----料JCETConfidential装片因素----法系统管理方法JCETConfidential28装片因素----法规范管制输入输出机台正常运行/参数输入正确正确的无不良的物料规范的作业方法规范的作业环境测量数据准确无偏差设备操作作业方法作业环境测量方法原物料准备人员按照标准作业JCETConfidential29装片因素----环境项目防护措施规格作业规范环境无尘防护1000级01-00-008_电路事业中心无尘室管理规范_K空调温度设定25ºcESD防护1.0E5-1.0E9Ω01-00-144_集成电路事业中心ESD特殊防护作业规范_AJCETConfidential30装片因素----测人数据设备测量过程材料方法程序输入输出测量系统的能力--－3个重要指数测量系统JCETConfidential31装片工艺趋势及挑战IC封装roadmapJCETConfidential32装片工艺趋势及挑战IC的封装形式1.按封装外型可分为：SOT、QFN、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP/WLSP等；2.封装形式和工艺的发展趋势:封装效率：芯片面积/封装面积，尽量接近1:1；封装厚度：封装体厚度越来越薄小，且功能越来越强，需集成多颗芯片；引脚数：引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加；封装形式和工艺逐步高级和复杂关键因素因素影响图片装片挑战封装效率芯片边缘接近pad及finger边缘树脂溢出封装厚度多颗芯片排布压缩芯片边缘到pad边缘的距离银胶桥接芯片裂片芯片尺寸小，表面线路密集凸起吸嘴压伤芯片芯片厚度薄NA吸片裂片引脚数芯片表面pad排布密集吸嘴压伤pad产品功率使用高导银胶装片NA银胶作业性差JCETConfidential装片特殊工艺锡膏/共晶/铅锡丝JCETConfidential装片特殊工艺FCDate35InnovationsforValue