封装测试工艺教育资料

1/54封装测试工艺教育资料2/54封装形式ICPKG插入实装形表面实装形DIP：DIP、SHDSSIP、ZIPPGAFLATPACK：SOP、QFP、CHIPCARRIER：SOJ、QFJ、LCC、TABBGA、CSPICCARDCOB其他3/54PGACSPTBGAPBGAQFPTSOPSOJDIPLOGICMEMORY外形尺寸减少封装形式的发展4/54封装形式管腿数量封装尺寸管腿间距外形图功能PKG厚度重量7p-2.54mm0.51g8p-2.54mm2.80mm0.47g9p-2.54mm0.59g20p375mil1.27mm2.50mm0.48g20p300mil1.27mm1.55mm0.28g26p300mil1.27mm0.75g40p400mil1.27mm1.6g26p300mil1.27mm0.8g28p400mil1.27mm1.1g42p400mil1.27mm1.7gTSOP(64M)54p400mil0.8mm存贮器1.00mm0.54gQFP44p10X10(mm2)0.8mm计算机外围电路2.7mm0.54g2.60mm2.60mmSSIPSOPSOJ(4M)SOJ(16M)线性放大遥控存贮器存贮器SGNEC现有封装形式5/5419941996199519971998199920004MSDRAM26pinSOJPitch:1.27Leadwidth:0.45Thickness:2.6020pinSOPPitch:1.27Leadwidth:0.40Thickness:2.6016MSDRAM42pinSOJPitch:1.27Leadwidth:0.45Thickness:2.6064MSDRAM54pinTSOPPitch:0.80Leadwidth:0.32Thickness:1.0044pinQFPPitch:0.80Leadwidth:0.40Thickness:2.70组装技术指标:Pitch:1.27→0.80Thichness:2.60→1.00SGNEC组立发展历程7,8,9pinSSIPPitch:2.54Leadwidth:0.506/54组立流程粘片封入键合划片电镀打印选别成形SSIP切筋打印选别电镀SOP切筋打印成形选别LD电镀TSOP成形分离切筋电镀成形选别打印QFPLD7/54划片工艺划片工序是将已扩散完了形成芯片单元的大圆片进行分割分离。从划片工艺上区分有：全切和半切两种全切：将大圆片划透。适用于比较大的芯片，是目前最流行的划片工艺。半切：在划片作业中，不将大圆片划透，留有120um~180um的余量，适用于较小的芯片。从设备上区分有：金刚石划片刀划片，和激光划片两种。由于激光划片设备昂贵，金刚石划片刀划片是目前较为流行的。8/54半切作业流程贴膜划片裂片PMM大圆片划片刀大圆片圆环膜大圆片芯片压力辊断裂将大圆片放置在膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。利用金刚石划片刀将大圆片划开。在芯片的背面移动压力辊，使芯片受力未划部分裂开。对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。9/54大圆片划片刀大圆片圆环膜大圆片UV灯芯片全切作业流程贴膜划片UVPMM将大圆片放置在UV膜上，以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。利用金刚石划片刀将大圆片划开。通过UV灯对UV膜的作用，将UV膜与芯片间的粘度降低，以利于芯片的取下。对已划片完了的制品进行外观检查，不良品进行墨水打点。10/54划片刀接合剂金刚石颗粒划片刀的选择根据制品划片槽的宽度、大圆片的厚度、划片槽的表面状态选择不同的划片刀划片刀参数：刃长、刃宽、金刚石颗粒尺寸、颗粒密度、接合剂种类刃宽刃长龙骨11/54划片外观检查划伤缺损崩齿粘污划伤是由于芯片表面接触到异物如：镊子，造成芯片内部的Al布线受到损伤，造成短路或断路，而引起不良。缺损是由于芯片的边缘受到异物、或芯片之间的撞击，造成芯片的边缘缺损，当缺损到达芯片内部时，就会破坏AL布线或活性区，引起不良。由于大圆片为Si单晶体，在划片时就不可避免的形成崩齿，崩齿的大小与划片刀的种类有关，当崩齿很大时，就会成为缺损。粘污就是异物附着在芯片表面，如：Si屑，会造成内部短路，或可靠性受到影响。扩散在扩散工序产生的不良，如：图形不完整、P/W针迹异常等不良，也要在PMM工序予以去除。12/541.划片刀型号：崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。2.划片刀转速：崩齿、缺损。3.划片速度：划片轨迹、崩齿、缺损。4.划片方式：划片方式有向上、向下两种模式，对芯片表面及背面的崩齿（缺损）情况有影响。5.划片刀高度：芯片背面Si屑的发生、背面崩齿的情况有影响。6.纯水流量：芯片表面Si屑粘污的发生情况有影响。划片参数13/54粘片工艺粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。共晶合金法：芯片背面和载体之间在高温及压力的作用下形成共晶合金，实现连接及固定的方法。树脂粘接：芯片背面及载体之间，通过含有大量Ag颗粒的环氧树脂作为粘着剂，而达到固定的作用方法。胶带粘接：芯片表面与载体之间通过胶带的粘接，达到固定的作业方法。粘片的要求：一定的机械强度良好的欧姆接触（共晶、银浆）良好的散热性能稳定的化学性能14/54粘片工艺的比较工艺银浆粘片共晶粘片胶带粘片优点速度快成本低温度低适合大生产良好的欧姆、热阻接触机械强度高封装尺寸小缺点欧姆、热阻大速度慢成本高温度高，需N2保护速度慢成本高温度高键合工序易发生不良15/54共晶合金法示意图芯片Au或其他合金材L/F小岛首先在L/F小岛上放置Au或其他合金片，（或预先在小岛表面、大圆片背面金型烝金处理。然后在其上面放置芯片，在高温及压力的作业下，形成共晶，达到芯片固着的目的。16/54银浆粘片示意图滴银浆放置芯片银浆瓶滴嘴小岛芯片17/54胶带粘片与传统粘片的比较芯片银浆小岛引线腿胶带金线18/54Chipstage吸嘴VCCUV膜芯片引现框架大圆片提取放到芯片台粘接压着头胶带粘片示意图19/54芯片的提取芯片顶起装置顶针ＵＶ膜吸嘴VCCＵＶ膜顶起装置顶针吸嘴芯片VCC表面吸着型吸嘴提取示意图优点：适应品种多不会造成芯片缺损缺点：芯片表面粘污、划伤易发生，需定期更换20/54角锤型吸嘴提取示意图ＵＶ膜吸嘴芯片顶起装置ＢＢ’ＡＡ’芯片的提取优点：提取位置稳定避免芯片表面粘污使用寿命长缺点：芯片尺寸与吸嘴必须一一对应易发生芯片缺损21/54粘片的工艺控制①.粘片位置（X、Y、θ）：稳定的粘片位置，使键合识别稳定。②.银浆的饱满度：保证粘片的强度。③.粘片的机械强度：芯片的固着强度。④.芯片外观基准：粘污、划伤、缺损。⑤.芯片的方向：必须与组装图一致。⑥.密着性：芯片与胶带的接着强度。22/54键合工艺键合工序就是将芯片和内引线通过金属细线（金丝、铝丝、铜丝等）连接起来，实现电气上的连接的过程。键合工艺的要求：接合力强，接触电阻小。稳定的化学性。良好的导电性。一定机械强度。从键合工艺上区分：热压键合、热压超声键合、超声键合。23/54键合工艺的比较工艺热压超声热压超声优点温度低（200℃）速度快可控制线形状适用大生产可控制线形状对键合点要求不高温度低（常温）速度快缺点适用于金丝（成本高）适用金丝，速度慢键合温度高（350℃）不可控制线形状适用Al丝24/54键合工艺原理Au球Al键合点氧化层金球到达键合点后在热、压力、及超声波的作用下，破坏Al电极的表面氧化层，接触到Al的新生面，达到接着的目的。25/54热压超声键合示意图向PAD点移动接触PAD后，热、压力、超声发生作用劈刀上升引线形状控制接触lead后，热、压力、超声发生作用劈刀向上运动，夹子闭合，拉断金线放电形成金球夹子金线PAD劈刀LEAD放电杆26/545NHighfrequencyinductionfurnace,Electricfurnace99.999%AuDopantIngotMakingPressRollSingleDieDrawingHeavyDrawingIntermediateAnnealingFineDrawingFinalAnnealingRewinding100%QAO金线的制造示意图27/54middleloophighloopTemperature/°Croom3004801063(meltingpoint)Fig.temperaturedistributionduringfreeairballformingbyEFOsparkHEATAFFECTEDZONELENGTH金线高度与金线的关系28/54劈刀HCDCATORFA劈刀参数：H：孔径，与金线直径相关CD：劈刀腔尺寸，与金球压着径有关FA：端面角度，与2nd强度有关CA：腔体角度，与金球压着径，压着强度有关OR：与2nd压着形状、压着强度有关。29/54YearofFirstProductShipmentTechnology(nm)ChipInterconnectPitch(um)WireBond-BallWireBond-WedgeTABFlipChip(AreaArray)19971999200220052008201125018013010070507050454040406045403535355050505050502501801301007050FinePitchBonding键合的发展趋势30/54Bigdiameter+SmallBallBigdiameter+LargerBallEstimatedAchievementSmalldiameter+LargeBallBigPadAreaSmallPadAreaSmallPadAreaNormalFinePitchBonding小间距与初始球径31/54FinerPitch:Small&ConsistentPressedBallLowLoopCapabilityShortHeatAffectedZoneHighNeckStrength:FineGrainStructureConventionalwireforhighloop&shortloopspanLongLoopCapabilityHightensilestrength&SoftWire金线形状32/54键合工艺控制①.金球压着径②.金球压着厚度③.金线高度④.金线拉断强度⑤.金球剥离强度⑥.键合外观33/54键合主要不良项目ABCDEPADLEAD①.A/B/C/D/E不良：金线分别在A、B、C、D、E点断开②.金线形状：金线间、金线与lead间，金线与芯片之间的距离。③.键合布线：必须与组装图一致。④.Lead形状：引线腿间，引线腿与金线间的距离。⑤.Lead镀层：镀层剥落等⑥.Al触须：易造成芯片内部短路。⑦.芯片外观。34/54键合参数①.温度：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。②.压力：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。③.超声功率：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关。④.时间：影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度，即与A/E不良有关⑤.弧度：控制金线的形状。⑥.初期金球径：金球压着径、金球厚度、金球的密着性。35/54封入工艺封入就是将键合后的制品与外界隔离开来，实现物理及化学上的保护，在量产性、均一性、成本上考虑，传递模法是现在比较流行的工艺。也就是将树脂压入加热到一定温度的金型内的方法。封入的要求：电性能（绝缘性，介电性）良好吸水率、透湿率低密着性好一定的机械强度热膨胀系数小离子及放射性物质少耐热性、阻燃性好内应力小成形性好，周期短36/54树脂注入示意图上模下模芯片金线料筒浇道门模腔予热后的树脂经注塑口投入，在注塑杆加压后，流入并充满模腔，模腔内空气经空气出口溢出。37/54树脂难度与封入热量（温度*时间）树脂块状态液体状态树脂予热成形射出投入开模固化后状态38/54树脂主要成分成分原材料目的配比（wt％）基本料环养树脂（热塑性酚醛树脂/双酚A树脂）