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流程

IC Package (IC的封裝形式)指芯片(Die)和不同類型的框架(L/F)和塑封料(EMC)形成的不同外形的封裝體。

IC Package種類很多，可以按以下標(biāo)準(zhǔn)分類：

按封裝材料劃分為：

金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝

金屬封裝主要用于軍工或航天技術(shù)，無商業(yè)化產(chǎn)品;

陶瓷封裝優(yōu)于金屬封裝，也用于軍事產(chǎn)品，占少量商業(yè)化市場;

塑料封裝用于消費(fèi)電子，因?yàn)槠涑杀镜?，工藝簡單，可靠性高而占有絕大部分的市場份額;

按照和PCB板連接方式分為：

PTH封裝和SMT封裝

PTH-Pin Through Hole, 通孔式;

SMT-Surface Mount Technology，表面貼裝式。

目前市面上大部分IC均采為SMT式的

按照封裝外型可分為：

SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等;

決定封裝形式的兩個(gè)關(guān)鍵因素:

封裝效率。芯片面積/封裝面積，盡量接近1:1;

引腳數(shù)。引腳數(shù)越多，越高級(jí)，但是工藝難度也相應(yīng)增加;

其中，CSP由于采用了Flip Chip技術(shù)和裸片封裝，達(dá)到了 芯片面積/封裝面積=1:1，為目前最高級(jí)的技術(shù);

• QFN—Quad Flat No-lead Package 四方無引腳扁平封裝

• SOIC—Small Outline IC 小外形IC封裝

• TSSOP—Thin Small Shrink Outline Package 薄小外形封裝

• QFP—Quad Flat Package 四方引腳扁平式封裝

• BGA—Ball Grid Array Package 球柵陣列式封裝

• CSP—Chip Scale Package 芯片尺寸級(jí)封裝

• IC Package Structure(IC結(jié)構(gòu)圖)

Raw Material in Assembly(封裝原材料)【W(wǎng)afer】晶圓

【Lead Frame】引線框架

提供電路連接和Die的固定作用;

主要材料為銅，會(huì)在上面進(jìn)行鍍銀、 NiPdAu等材料;

L/F的制程有Etch和Stamp兩種;

易氧化，存放于氮?dú)夤裰?，濕度?于40%RH;

除了BGA和CSP外，其他Package都會(huì)采用Lead Frame， BGA采用的是Substrate;

【Gold Wire】焊接金線

實(shí)現(xiàn)芯片和外部引線框架的電性和物 理連接;

金線采用的是99.99%的高純度金;

同時(shí)，出于成本考慮，目前有采用銅 線和鋁線工藝的。優(yōu)點(diǎn)是成本降低， 同時(shí)工藝難度加大，良率降低;

線徑?jīng)Q定可傳導(dǎo)的電流;0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils;

Mold Compound塑封料/環(huán)氧樹脂主要成分為：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);

主要功能為：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;

存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時(shí);

【Epoxy】銀漿

成分為環(huán)氧樹脂填充金屬粉末(Ag);有三個(gè)作用：將Die固定在Die Pad上; 散熱作用，導(dǎo)電作用;

-50°以下存放，使用之前回溫24小時(shí);

FOL– Front of Line前段工藝

FOL– Back Grinding背面減薄

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;

FOL– Wafer Saw晶圓切割

將晶圓粘貼在藍(lán)膜(Mylar)上，使得即使被切割開后，不會(huì)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;

FOL– 2nd Optical Inspection二光檢查

主要是針對(duì)Wafer Saw之后在顯微鏡下進(jìn)行Wafer的外觀檢查，是否有出現(xiàn)廢品。

FOL– Die Attach 芯片粘接

芯片拾取過程：

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，完成從Wafer 到L/F的運(yùn)輸過程; 

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

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

5、Bond Head Speed：1.3m/s;

FOL– Epoxy Cure 銀漿固化

銀漿固化：

175°C，1個(gè)小時(shí); N2環(huán)境，防止氧化：

Die Attach質(zhì)量檢查：

Die Shear(芯片剪切力)

FOL– Wire Bonding 引線焊接

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

W/B是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一部工藝。

FOL– 3rd Optical Inspection三光檢查

EOL– End of Line后段工藝

EOL– Molding(注塑)

EOL– Laser Mark(激光打字)

在產(chǎn)品(Package)的正面或者背面激光刻字。內(nèi)容有：產(chǎn)品名稱，生產(chǎn)日期，生產(chǎn)批次等;

EOL– Post Mold Cure(模后固化)

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。Cure Temp：175+/-5°C;Cure Time：8Hrs

EOL– De-flash(去溢料)

目的：De-flash的目的在于去除Molding后在管體周圍Lead之間 多余的溢料; 方法：弱酸浸泡，高壓水沖洗;

EOL– Plating(電鍍)

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。

電鍍一般有兩種類型：

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%，Lead占 15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰;

EOL– Post Annealing Bake(電鍍退火)

目的：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; 條件：150+/-5C; 2Hrs;

EOL– Trim&Form(切筋成型)

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

EOL– Final Visual Inspection(第四道光檢)

在低倍放大鏡下，對(duì)產(chǎn)品外觀進(jìn)行檢查。主要針對(duì)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;

文章轉(zhuǎn)自：電子工程專輯