IC封装测试流程详解【优质参考】.ppt

LogoIntroduction of IC Assembly ProcessIC封装工艺简介封装工艺简介艾艾1 1严选严选内内容容LogoIC Process FlowCustomer客客 户户IC DesignIC设计设计Wafer Fab晶圆制造晶圆制造Wafer Probe晶圆测试晶圆测试Assembly& TestIC 封装测试封装测试SMTIC组装组装2 2严选内内容容LogoIC Package （（IC的封装形式）的封装形式）Package--封装体：封装体：Ø指芯片（指芯片（Die）和不同类型的框架（）和不同类型的框架（L/F）和塑封料（）和塑封料（EMC））形成的不同外形的封装体形成的不同外形的封装体ØIC Package种类很多，可以按以下标准分类：种类很多，可以按以下标准分类：• 按封装材料划分为：按封装材料划分为： 金属封装、陶瓷封装、塑料封装金属封装、陶瓷封装、塑料封装• 按照和按照和PCB板连接方式分为：板连接方式分为： PTH封装和封装和SMT封装封装• 按照封装外型可分为：按照封装外型可分为： SOT、、SOIC、、TSSOP、、QFN、、QFP、、BGA、、CSP等；等；3 3严选内内容容LogoIC Package （（IC的封装形式）的封装形式）• 按封装材料划分为：按封装材料划分为： 金属封装陶瓷封装 塑料封装金属封装主要用于军工或航天技术，无金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品；商业化产品；陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产陶瓷封装优于金属封装，也用于军事产品，占少量商业化市场；品，占少量商业化市场；塑料封装用于消费电子，因为其成本低，塑料封装用于消费电子，因为其成本低，工艺简单，可靠性高而占有绝大部分的工艺简单，可靠性高而占有绝大部分的市场份额；市场份额；4 4严选内内容容LogoIC Package （（IC的封装形式）的封装形式）• 按与按与PCB板的连接方式划分为：板的连接方式划分为： PTHSMTPTH-Pin Through Hole, 通孔式；通孔式；SMT-Surface Mount Technology，表面贴装式。

表面贴装式目前市面上大部分目前市面上大部分IC均采为均采为SMT式式的的SMT5 5严选内内容容LogoIC Package （（IC的封装形式）的封装形式）• 按封装外型可分为：按封装外型可分为： SOT 、、QFN 、、SOIC、、TSSOP、、QFP、、BGA、、CSP等；等；• 决定封装形式的两个关键因素决定封装形式的两个关键因素:Ø 封装效率芯片面积封装效率芯片面积/封装面积，尽量接近封装面积，尽量接近1:1；；Ø 引脚数引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加；引脚数引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加； 其中，其中，CSP由于采用了由于采用了Flip Chip技术和裸片封装，达到了技术和裸片封装，达到了 芯片面积芯片面积/封装面积封装面积=1:1，为目前最高级的技术；，为目前最高级的技术；封装形式和工艺逐步高级和复杂封装形式和工艺逐步高级和复杂6 6严选内内容容LogoIC Package （（IC的封装形式）的封装形式）• QFN—Quad Flat No-lead Package 四方无引脚扁平封装四方无引脚扁平封装• SOIC—Small Outline IC 小外形小外形IC封装封装• TSSOP—Thin Small Shrink Outline Package 薄小外形封装薄小外形封装• QFP—Quad Flat Package 四方引脚扁平式封装四方引脚扁平式封装• BGA—Ball Grid Array Package 球栅阵列式封装球栅阵列式封装• CSP—Chip Scale Package 芯片尺寸级封装芯片尺寸级封装 7 7严选内内容容LogoIC Package Structure（（IC结构图）结构图）TOP VIEWSIDE VIEWLead Frame 引线框架引线框架Gold Wire 金金 线线Die Pad 芯片焊盘芯片焊盘Epoxy 银浆银浆Mold Compound 环氧树脂环氧树脂8 8严选内内容容LogoRaw Material in Assembly(封装原材料封装原材料)【【Wafer】】晶圆晶圆……9 9严选内内容容LogoRaw Material in Assembly(封装原材料封装原材料)【【Lead Frame】】引线框架引线框架Ø提供电路连接和提供电路连接和Die的固定作用；的固定作用；Ø主要材料为铜，会在上面进行镀银、主要材料为铜，会在上面进行镀银、 NiPdAu等材料；等材料；ØL/F的制程有的制程有Etch和和Stamp两种；两种；Ø易氧化，存放于氮气柜中，湿度小易氧化，存放于氮气柜中，湿度小 于于40%RH;Ø除了除了BGA和和CSP外，其他外，其他Package都会采用都会采用Lead Frame，， BGA采用的是采用的是Substrate；；1010严选内内容容LogoRaw Material in Assembly(封装原材料封装原材料)【【Gold Wire】】焊接金线焊接金线Ø实现芯片和外部引线框架的电性和物实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接；理连接；Ø金线采用的是金线采用的是99.99%的高纯度金；的高纯度金；Ø同时，出于成本考虑，目前有采用铜同时，出于成本考虑，目前有采用铜 线和铝线工艺的。

优点是成本降低，线和铝线工艺的优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低；同时工艺难度加大，良率降低；Ø线径决定可传导的电流；线径决定可传导的电流；0.8mil，， 1.0mil，，1.3mils，，1.5mils和和2.0mils；1111严选内内容容LogoRaw Material in Assembly(封装原材料封装原材料)【【Mold Compound】】塑封料塑封料/环氧树脂环氧树脂Ø主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱 模剂，染色剂，阻燃剂等）；模剂，染色剂，阻燃剂等）；Ø主要功能为：在熔融状态下将主要功能为：在熔融状态下将Die和和Lead Frame包裹起来，包裹起来， 提供物理和电气保护，防止外界干扰；提供物理和电气保护，防止外界干扰；Ø存放条件：零下存放条件：零下5°保存，常温下需回温保存，常温下需回温24小时；小时；1212严选内内容容LogoRaw Material in Assembly(封装原材料封装原材料)Ø成分为环氧树脂填充金属粉末（成分为环氧树脂填充金属粉末（Ag）；）；Ø有三个作用：将有三个作用：将Die固定在固定在Die Pad上；上； 散热作用，导电作用；散热作用，导电作用；Ø-50°以下存放，使用之前回温以下存放，使用之前回温24小时小时；【【Epoxy】】银浆银浆1313严选内内容容LogoTypical Assembly Process FlowFOL/前段前段EOL/中段中段Plating/电镀电镀EOL/后段后段Final Test/测试测试1414严选内内容容LogoFOL– Front of Line前段工艺前段工艺BackGrinding磨片磨片WaferWafer Mount晶圆安装晶圆安装Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Wash晶圆清洗晶圆清洗Die Attach芯片粘接芯片粘接Epoxy Cure银浆固化银浆固化Wire Bond引线焊接引线焊接2nd Optical第二道光检第二道光检3rd Optical第三道光检第三道光检EOL1515严选内内容容LogoFOL– Back Grinding背面减薄背面减薄Taping粘胶带粘胶带BackGrinding磨片磨片De-Taping去胶带去胶带Ø将从晶圆厂出来的将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度（封装需要的厚度（8mils~10mils）；）；Ø磨片时，需要在正面（磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。

研磨之后，去除胶带，测量厚度；同时研磨背面研磨之后，去除胶带，测量厚度；1616严选内内容容LogoFOL– Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Mount晶圆安装晶圆安装Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Wash清洗清洗Ø将晶圆粘贴在蓝膜（将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）上，使得即使被切割开后，不会散落；）上，使得即使被切割开后，不会散落；Ø通过通过Saw Blade将整片将整片Wafer切割成一个个独立的切割成一个个独立的Dice，方便后面的，方便后面的 Die Attach等工序；等工序；ØWafer Wash主要清洗主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁时候产生的各种粉尘，清洁Wafer；；1717严选内内容容LogoFOL– Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Saw MachineSaw Blade(切割刀片切割刀片)：：Life Time：：900~1500M；；Spindlier Speed：：30~50K rpm：：Feed Speed：：30~50/s;1818严选内内容容LogoFOL– 2nd Optical Inspection二光检查二光检查主要是针对主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有的外观检查，是否有出现废品出现废品。

Chipping Die 崩崩 边边1919严选内内容容LogoFOL– Die Attach 芯片粘接芯片粘接Write Epoxy点银浆点银浆Die Attach芯片粘接芯片粘接Epoxy Cure银浆固化银浆固化Epoxy Storage：：零下零下50度存放；度存放；Epoxy Aging：：使用之前回温，除使用之前回温，除去气泡；去气泡；Epoxy Writing：：点银浆于点银浆于L/F的的Pad上，上，Pattern可选可选；；2020严选内内容容LogoFOL– Die Attach 芯片粘接芯片粘接芯片拾取过程：芯片拾取过程：1、、Ejector Pin从从wafer下方的下方的Mylar顶起芯片，使之便于顶起芯片，使之便于 脱离蓝膜；脱离蓝膜；2、、Collect/Pick up head从上方吸起芯片，完成从从上方吸起芯片，完成从Wafer 到到L/F的运输过程；的运输过程；3、、Collect以一定的力将芯片以一定的力将芯片Bond在点有银浆的在点有银浆的L/F 的的Pad上，具体位置可控；上，具体位置可控；4、、Bond Head Resolution：： X-0.2um；；Y-0.5um；；Z-1.25um；；5、、Bond Head Speed：：1.3m/s；；2121严选内内容容LogoFOL– Die Attach 芯片粘接芯片粘接Epoxy Write：：Coverage >75%;Die Attach：：Placement<0.05mm;2222严选内内容容LogoFOL– Epoxy Cure 银浆固化银浆固化银浆固化：银浆固化：175°C，，1个小时；个小时；N2环境，防止氧化：环境，防止氧化：Die Attach质量检查：质量检查：Die Shear（芯片剪切力）（芯片剪切力）2323严选内内容容LogoFOL– Wire Bonding 引线焊接引线焊接※利用高纯度的金线（利用高纯度的金线（Au）） 、铜线（、铜线（Cu）或铝线（）或铝线（Al）把）把 Pad 和和 Lead通过焊接的方法连接起来。

通过焊接的方法连接起来Pad是芯片上电路的外接是芯片上电路的外接 点，点，Lead是是 Lead Frame上的上的 连接点 W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺是封装工艺中最为关键的一部工艺2424严选内内容容LogoFOL– Wire Bonding 引线焊接引线焊接Key Words：：Capillary：陶瓷劈刀陶瓷劈刀W/B工艺中最核心的一个工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和和Lead Frame的的Lead上形成上形成第一和第二焊点；第一和第二焊点；EFO：打火杆用于在形成第一焊点时的烧球打火杆打火形成高温，：打火杆用于在形成第一焊点时的烧球打火杆打火形成高温，将外露于将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一上形成第一焊点（焊点（Bond Ball）；）；Bond Ball：第一焊点指金线在：第一焊点指金线在Cap的作用下，在的作用下，在Pad上形成的焊接点，上形成的焊接点，一般为一个球形；一般为一个球形；Wedge：第二焊点。

指金线在：第二焊点指金线在Cap的作用下，在的作用下，在Lead Frame上形成的焊上形成的焊接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；W/B四要素：压力（四要素：压力（Force）、超声（）、超声（USG Power）、时间（）、时间（Time）、）、温度（温度（Temperature）；）；2525严选内内容容LogoFOL– Wire Bonding 引线焊接引线焊接陶瓷的陶瓷的Capillary内穿金线，并且在内穿金线，并且在EFO的的作用下，高温烧球；作用下，高温烧球；金线在金线在Cap施加的一定施加的一定压力和超声的作用下，压力和超声的作用下，形成形成Bond Ball；；金线在金线在Cap施加的一施加的一定压力作用下，形成定压力作用下，形成Wedge；；2626严选内内容容LogoFOL– Wire Bonding 引线焊接引线焊接EFO打火杆在磁打火杆在磁嘴前烧球嘴前烧球Cap下降到芯片的下降到芯片的Pad上，加上，加Force和和Power形成第一焊点形成第一焊点Cap牵引金牵引金线上升线上升Cap运动轨迹形成运动轨迹形成良好的良好的Wire LoopCap下降到下降到Lead Frame形成焊接形成焊接Cap侧向划开，将金侧向划开，将金线切断，形成鱼尾线切断，形成鱼尾Cap上提，完成一次上提，完成一次动作动作2727严选内内容容LogoFOL– Wire Bonding 引线焊接引线焊接Wire Bond的质量控制：的质量控制：Wire Pull、、Stitch Pull（金线颈部和尾部拉力）（金线颈部和尾部拉力）Ball Shear（金球推力）（金球推力）Wire Loop（金线弧高）（金线弧高）Ball Thickness（金球厚度）（金球厚度）Crater Test（弹坑测试）（弹坑测试）Intermetallic（金属间化合物测试）（金属间化合物测试）SizeThickness2828严选内内容容LogoFOL– 3rd Optical Inspection三光检查三光检查检查检查Die Attach和和Wire Bond之后有无各种废品之后有无各种废品2929严选内内容容LogoEOL– End of Line后段工艺后段工艺Molding注塑注塑EOLLaser Mark激光打字激光打字PMC高温固化高温固化De-flash/Plating去溢料去溢料/电镀电镀Trim/Form切筋切筋/成型成型4th Optical第四道光检第四道光检Annealing电镀退火电镀退火Note：： Just For TSSOP/SOIC/QFP package3030严选内内容容LogoEOL– Molding（注塑）（注塑）※为了防止外部环境的冲击，利用为了防止外部环境的冲击，利用EMC 把把Wire Bonding完成后的产品封装起完成后的产品封装起 来的过程，并需要加热硬化。

来的过程，并需要加热硬化Before MoldingAfter Molding3131严选内内容容LogoEOL– Molding（注塑）（注塑）Molding Tool（模具）（模具）ØEMC（塑封料）为黑色块状，低温存储，使用前需先回温其特（塑封料）为黑色块状，低温存储，使用前需先回温其特 性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型ØMolding参数：参数： Molding Temp：：175~185°C；；Clamp Pressure：：3000~4000N；； Transfer Pressure：：1000~1500Psi；；Transfer Time：：5~15s；； Cure Time：：60~120s；；CavityL/FL/F3232严选内内容容LogoEOL– Molding（注塑）（注塑）Molding Cycle-L/F置于模具中，每置于模具中，每个个Die位于位于Cavity中，中，模具合模模具合模块状块状EMC放入模具放入模具孔中孔中-高温下，高温下，EMC开始开始熔化，顺着轨道流熔化，顺着轨道流向向Cavity中中-从底部开始，逐渐从底部开始，逐渐覆盖芯片覆盖芯片-完全覆盖包裹完毕，完全覆盖包裹完毕，成型固化成型固化3333严选内内容容LogoEOL– Laser Mark（激光打字）（激光打字）在产品（在产品（Package）的正面或者背面）的正面或者背面激光刻字。

内容有：产品名称，生产激光刻字内容有：产品名称，生产日期，生产批次等；日期，生产批次等；BeforeAfter3434严选内内容容LogoEOL– Post Mold Cure（模后固化）（模后固化）用于用于Molding后塑封料的固化，保护后塑封料的固化，保护IC内部结构，消除内部应力内部结构，消除内部应力Cure Temp：：175+/-5°C；；Cure Time：：8HrsESPEC Oven4hrs3535严选内内容容LogoEOL– De-flash（去溢料）（去溢料）BeforeAfter目的：目的：De-flash的目的在于去除的目的在于去除Molding后在管体周围后在管体周围Lead之间之间 多余的溢料；多余的溢料；方法：弱酸浸泡，高压水冲洗；方法：弱酸浸泡，高压水冲洗；3636严选内内容容LogoEOL– Plating（电镀）（电镀）Before PlatingAfter Platingp 利用金属和化学的方法，在利用金属和化学的方法，在Leadframe的表面的表面 镀上一层镀层，以防止外界环境的影响（潮湿镀上一层镀层，以防止外界环境的影响（潮湿 和热）。

并且使元器件在和热）并且使元器件在PCB板上容易焊接及板上容易焊接及 提高导电性提高导电性p 电镀一般有两种类型：电镀一般有两种类型： Pb-Free：无铅电镀，采用的是：无铅电镀，采用的是>99.95%的高纯的高纯 度的锡（度的锡（Tin），为目前普遍采用的技术，符合），为目前普遍采用的技术，符合 Rohs的要求；的要求； Tin-Lead：铅锡合金铅锡合金Tin占占85%，，Lead占占 15%，由于不符合，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰；，目前基本被淘汰；3737严选内内容容LogoEOL– Post Annealing Bake（电镀退火）（电镀退火）目的：目的： 让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间，目的在于让无铅电镀后的产品在高温下烘烤一段时间，目的在于 消除电镀层潜在的晶须生长（消除电镀层潜在的晶须生长（Whisker Growth）的问题）的问题;条件：条件： 150+/-5C; 2Hrs；；晶须晶须晶须，又叫晶须，又叫Whisker，是指锡，是指锡在长时间的潮湿环在长时间的潮湿环境和温度变化环境境和温度变化环境下生长出的一种须下生长出的一种须状晶体，可能导致状晶体，可能导致产品引脚的短路产品引脚的短路。

3838严选内内容容LogoEOL– Trim&Form（切筋成型）（切筋成型）Trim：将一条片的：将一条片的Lead Frame切割成单独的切割成单独的Unit（（IC）的过程；）的过程；Form：对：对Trim后的后的IC产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状，产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状， 并放置进并放置进Tube或者或者Tray盘中；盘中；3939严选内内容容LogoEOL– Trim&Form（切筋成型）（切筋成型）Cutting Tool&Forming PunchCutting DieStripper PadForming Die12344040严选内内容容LogoEOL– Final Visual Inspection（第四道光检）（第四道光检）Final Visual Inspection-FVI在低倍放大镜下，对产品外观在低倍放大镜下，对产品外观进行检查主要针对进行检查主要针对EOL工艺工艺可能产生的废品：例如可能产生的废品：例如Molding缺陷，电镀缺陷和缺陷，电镀缺陷和Trim/Form缺陷等；缺陷等；4141严选内内容容LogoThe End Thank You！！Introduction of IC Assembly Process4242严选内内容容。