封装制程补充教材(封装前段)
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《IC封装流程》课件
晶粒封装
晶粒封装是将芯片封装在管壳中，形成可使用 的集成电路的过程。
封装过程中，需要选用合适的管壳和材料，确 保其具有良好的电气性能和机械性能。
随着技术的发展，晶粒封装的形式也在不断变 化，例如采用倒装焊技术、晶圆级封装等新型 封装形式，以提高集成度和可靠性。
成品测试
成品测试是对封装完成的集成电 路进行电性能和可靠性测试的过
晶圆级封装技术
将多个芯片在单个晶圆上 集成，然后进行一次性封 装，具有高集成度、低成 本、高可靠性的优点。
3D封装技术
将多个芯片堆叠在一起， 通过垂直连接实现高速信 号传输，具有高集成度、 高密度、低功耗的优点。
晶圆级封装技术
芯片粘接
模塑和固化
将芯片粘贴到基板上，使用导热胶或 焊料进行固定。
将芯片和基板封装在塑料或陶瓷材料 中，形成完整的封装体。
详细描述
环境友好型封装技术需要使用环保材料、减少废弃物产生、降低能耗等，同时还需要确保封装性能和可靠性不受 影响，这需要研发新的技术和材料。
THANKS
感谢观看
随着技术的发展，封装工艺也在不断进步，新材料、新工艺的应用使得封 装流程更加高效、可靠。
晶圆测试
01
晶圆测试是封装流程的第一个 环节，主要是对芯片进行电性 能测试，确保其功能正常。
02
测试过程中，使用自动测试设 备（ATE）对芯片进行快速、 准确的测试，能够发现芯片中 存在的缺陷或故障。
03
晶圆测试是保证芯片质量的重 要环节，对于提高成品率和降 低生产成本具有重要意义。
陶瓷材料
用于制造高可靠性的封装，常用的陶瓷材料 包括氧化铝和氮化硅等。
封装材料的性能要求
01
02
03
集成电路封装技术课件(PPT 122页)
第二章 封装工艺流程
• （2）影响打线键合可靠度因素
封胶和粘贴材料 与线材的反应
金属间化合物的形成
可靠度因素
可靠度常用拉力试验 和键合点的剪切试验 测试检查
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
第二章 封装工艺流程
过去，TAB技术不受重视的原因： • （1）TAB技术初始投资大； • （2）开始时TAB工艺设备不易买到，而传统的引线工艺已
第二章 封装工艺流程
• 2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
• （1）对高速电路来说，常规的引线使用圆形导线，而且引线 较长，往往引线中高频电流的趋肤效应使电感增加，造成信号 传递延迟和畸变，这是十分不利的。TAB技术采用矩形截面的 引线，因而电感小，这是它的优点。
• （2）传统引线工艺要求键合面积4mil2，而TAB工艺的内引线 键合面积仅为2mil2这样就可以增加I/O密度，适应超级计算机 与微处理器的更新换代。
• （3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器件的热耗 散性能。
• （4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这样可剔 除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了成本，提高了 可靠性。
• （5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。
第二章 封装工艺流程
• 2.4.2 载带自动键合技术
硅片背面减技术主要有：
磨削、研磨、化学抛光
干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀
半导体封装制程与设备材料知识介绍ppt课件
Tester
Digital
Credence
SC312
Digital
Teradyne
J750
Mix-Signal Credence
Quartet one and one+
Mix-Signal HP
HP93000 P600
Mix-Signal HP
HP93000 C400
Mix-Signal Teradyne
Die Attach (上片)
Deposition (沉积)
WireBonding (焊线)
Wafer Inspection (晶圆检查) 前段結束
Molding (塑封)
Laser mark (激光印字)
Laser Cut & package saw Testing
(切割成型)
(测试)
Package (包装)
D/D FORMING
VENDOR
E&R TECA-PRINT
GPM 鈦昇 VANGUARD AMS YAMADA GPM YAMADA GPM
MODEL
E&R PR-601 SE+SE39+SE36+SE45 BLAZON-2600 VAI6300 AMS1500i CU-1028-1 SE00+SH01+SH02+SE07 CU-1029-1 SEH01+SH02+SH25
Pack
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
1.27 mm (50miles) 2 direction
芯片封装详细图解通用课件
焊接方法主要有两种：热压焊接 和超声焊接。
焊接过程中需要控制温度、时间 和压力等参数，以保证焊接质量
和可靠性。
封装成型
封装成型是将已贴装和焊接好的芯片封装在保护壳内的过程。
封装材料主要有金属、陶瓷和塑料等。
成型过程中需要注意保护好芯片和引脚，防止损坏和短路。同时要保证封装质量和 外观要求。
质量检测
VS
详细描述
高性能的芯片封装需要具备低延迟、高传 输速率和低功耗等特性，以满足电子设备 在运行速度、响应时间和能效等方面的需 求。同时，高可靠性的封装能够确保芯片 在各种环境条件下稳定运行，提高产品的 使用寿命和可靠性。
多功能集成化
总结词
为了满足电子设备多功能化的需求，芯片封 装也呈现出多功能集成化的趋势。
02
芯片封装流程
芯片贴装
芯片贴装是芯片封装流程的第 一个环节，主要涉及将芯片按 照设计要求粘贴在基板上。
粘贴方法主要有三种：粘结剂 粘贴、导电胶粘贴和焊接粘贴 。
粘贴过程中需要注意芯片的方 向和位置，确保与设计要求一 致，同时要保的引脚与基板 的引脚对应焊接在一起的过程。
塑料材料具有成本低、重量轻、加工方便等优点，常用于 封装壳体和绝缘材料等。
常用的塑料材料包括聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等，其加 工工艺包括注塑成型、热压成型等。
其他材料
其他材料包括玻璃、石墨烯、碳纳米管等新型材料，具有优异的性能和广阔的应 用前景。
这些新型材料的加工工艺尚在不断发展和完善中。
05
芯片封装发展趋势
02
陶瓷材料主要包括95%Al2O3、 Al2O3-ZrO2、Al2O3-TiO2等， 其加工工艺包括高温烧结、等静 压成型和干压成型等。
金属材料
封装工艺流程 ppt课件
这两种方法都很好地避免了或减少了减薄引起 的硅片翘曲以及划片引起的边缘损害，大大增强了 芯片的抗碎能力。
第二章 封装工艺流程
2.3 芯片贴装 芯片贴装，也称芯片粘贴，是将芯片固定于封装基板或引
脚架芯片的承载座上的工艺过程。
贴装方式
• 共晶粘贴法 • 焊接粘贴法 • 导电胶粘贴法 • 玻璃胶粘贴法
第二章 封装工艺流程
第二章 封装工艺流程
2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
2.4.1 打线键合技术介绍 （2）热压键合
第二章 封装工艺流程
（3）热超声波键合
热超声波键合是热压键合与超声波键合的混合技术。在工 艺过程中，先在金属线末端成球，再使用超声波脉冲进行金 属线与金属接垫之间的接合。
此过程中接合工具不被加热，仅给接合的基板加热(温度维 持在100-150℃)。其目的是抑制键合界面的金属间化合物 （类似于化学键，金属原子的价电子形成键）的成长，和降 低基板高分子材料因高温产生形变。
2.3.3 导电胶粘贴法 导电胶是银粉与高分子聚合物（环氧树脂）的混合物。银
粉起导电作用，而环氧树脂起粘接作用。
导电胶有三种配方： （1）各向同性材料，能沿所有方向导电。 （2）导电硅橡胶，能起到使器件与环境隔 绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可 以屏蔽电磁干扰。 （3）各向异性导电聚合物，电流只能在一 个方向流动。在倒装芯片封装中应用较多。 无应力影响。
集成电路封装技术
第二章 封装工艺流程
2.3 芯片贴装 芯片贴装，也称芯片粘贴，是将芯片固定于封装基板或引
脚架芯片的承载座上的工艺过程。
贴装方式
• 共晶粘贴法 • 焊接粘贴法 • 导电胶粘贴法 • 玻璃胶粘贴法
第二章 封装工艺流程
第二章 封装工艺流程
2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
2.4.1 打线键合技术介绍 （2）热压键合
第二章 封装工艺流程
（3）热超声波键合
热超声波键合是热压键合与超声波键合的混合技术。在工 艺过程中，先在金属线末端成球，再使用超声波脉冲进行金 属线与金属接垫之间的接合。
此过程中接合工具不被加热，仅给接合的基板加热(温度维 持在100-150℃)。其目的是抑制键合界面的金属间化合物 （类似于化学键，金属原子的价电子形成键）的成长，和降 低基板高分子材料因高温产生形变。
2.3.3 导电胶粘贴法 导电胶是银粉与高分子聚合物（环氧树脂）的混合物。银
粉起导电作用，而环氧树脂起粘接作用。
导电胶有三种配方： （1）各向同性材料，能沿所有方向导电。 （2）导电硅橡胶，能起到使器件与环境隔 绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可 以屏蔽电磁干扰。 （3）各向异性导电聚合物，电流只能在一 个方向流动。在倒装芯片封装中应用较多。 无应力影响。
集成电路封装技术
集成电路芯片封装技术第二章封装工艺流程
芯片测试常在IC制造工艺线上进 行，并将有缺陷产品进行标记，以便 芯片封装阶段自动剔除不合格芯片。
重庆城市管理职业学院
封装流程分段
第二章
芯片封装的流程又通常分两个阶段： 1）封装材料成型之前的工艺步骤称为前段操作 2）材料成型之后的工艺步骤称为后段操作 其中，前段操作所需的环境洁净度要求高于后段操
封装工艺流程—芯片互连
第二章 是微系统封装的 基础技术和专有技术
芯片互连是指将芯片焊区与电子封装外壳的 I/O引线或基板上的金属布线焊区相连接，实现芯 片功能的制造技术。
芯片互连的常见方法包括引线键合（又称打线 键合）技术（WB）、载带自动键合技术（TAB）和 倒装芯片键合技术（FCB）三种。其中，FCB又称为 C4—可控塌陷芯片互连技术。
重庆城市管理职业学院
封装材料成型技术
第二章
[3] 预成型技术（Pre-Molding）
预成型工艺是将封装材料预先做成封装芯片外形对应 的形状，如陶瓷封装，先做好上下陶瓷封盖后，在两封盖 间高温下采用硼硅酸玻璃等材料进行密封接合。
重庆城市管理职业学院
封装工艺流程—去飞边毛刺
第二章
毛刺飞边是指封装过程中塑封料树脂溢出、贴 带毛边、引线毛刺等飞边毛刺现象。随着成型模具 设计和技术的改进，毛刺和飞边现象越来越少。
利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛 刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。
重庆城市管理职业学院
第二章Βιβλιοθήκη 封装工艺流程—引脚上焊锡 上焊锡目的：
增加保护性镀层，以增加引脚抗蚀性，并增
加其可焊性
上焊锡方法：电镀或浸锡工艺
电镀工艺:引脚清洗-电镀槽电镀-烘干
浸锡工艺:
去飞边-去油和氧化物-浸助焊剂-加热浸锡-
重庆城市管理职业学院
封装流程分段
第二章
芯片封装的流程又通常分两个阶段： 1）封装材料成型之前的工艺步骤称为前段操作 2）材料成型之后的工艺步骤称为后段操作 其中，前段操作所需的环境洁净度要求高于后段操
封装工艺流程—芯片互连
第二章 是微系统封装的 基础技术和专有技术
芯片互连是指将芯片焊区与电子封装外壳的 I/O引线或基板上的金属布线焊区相连接，实现芯 片功能的制造技术。
芯片互连的常见方法包括引线键合（又称打线 键合）技术（WB）、载带自动键合技术（TAB）和 倒装芯片键合技术（FCB）三种。其中，FCB又称为 C4—可控塌陷芯片互连技术。
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封装材料成型技术
第二章
[3] 预成型技术（Pre-Molding）
预成型工艺是将封装材料预先做成封装芯片外形对应 的形状，如陶瓷封装，先做好上下陶瓷封盖后，在两封盖 间高温下采用硼硅酸玻璃等材料进行密封接合。
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封装工艺流程—去飞边毛刺
第二章
毛刺飞边是指封装过程中塑封料树脂溢出、贴 带毛边、引线毛刺等飞边毛刺现象。随着成型模具 设计和技术的改进，毛刺和飞边现象越来越少。
利用高压液体流冲击模块，利用溶剂的溶解性去除毛 刺飞边，常用于很薄毛刺的去除。
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第二章Βιβλιοθήκη 封装工艺流程—引脚上焊锡 上焊锡目的：
增加保护性镀层，以增加引脚抗蚀性，并增
加其可焊性
上焊锡方法：电镀或浸锡工艺
电镀工艺:引脚清洗-电镀槽电镀-烘干
浸锡工艺:
去飞边-去油和氧化物-浸助焊剂-加热浸锡-
Wafer制程及IC封装制程PPT教案
线切割： 损耗少、切 割速度快， 进而可以减 少成本等， 适用于大直 径的晶圆
切割损耗0.6mm
切割损耗0.3mm
Wafer制程
3(1)、研磨 1.晶边研磨 将切割后片状晶圆的边缘以磨具研磨成光滑的圆弧形。 ✓防止边破碎； ✓避免热应力集中； ✓使光阻剂于表面均有分布。 3(2).晶片研磨与蚀刻 采用物理与化学的方法，除去切割或边磨所造成的锯痕或表面破坏层，同时使晶面表面 达到可进行抛光处理的平坦度。
贴片
•把芯片装配到管壳底座或框架上去。 晶粒
•常用的方法：树脂粘结，共晶焊接， 铅锡合金焊接等。
•上片要求：芯片和框架连接机械强度 高，导热和导电性能好，装配定位准 确，能满足自动键合的需要
導線架
•树脂粘结法：采用环氧树脂，酚醛， 硅树脂等作为粘接剂，加入银粉作为导 电用，再加入氧化铝粉填充料
银浆
二、现有的IC封装型式(1)
IC封装制程
二、现有的IC封装型式(2)
WLCSP封装
投入研发的厂商有FCT、 Aptos、卡西欧、EPIC、富
士通、三菱电子等。
TO:TOP UP (TO92，TO251，TO252，TO263，TO220) 优点：缩小内存模块尺寸
、提升数据传输速度与稳 定性、无需底部填充工艺 等。
Thank you!
通过晶圆测试的良品便进行下阶段的封装程序，而不合格的晶粒 标上记号并于下一个制程—晶片切割成晶粒后丢弃。
晶棒
图片来源：中德公司
IC封装制程
1 IC封装目的
2
现有的IC封装型式
3
IC封装流程
IC封装制程
一、IC封装的目的
• 保护IC • 热的去除 • 讯号传输 • 增加机械性质与可携带性
封装制程补充教材(封装前段)
封裝製程補充教材
D/B站-
A.制程比较(die attach method) (1)共金 (2)导电/非导电胶 (3)共锡
B.吸嘴型式 C.L/F材质 D.D/B作业机台
(1)共金-ILB(圖片/影檔) (2)导电/非导电胶-AD828/AD830/AD898/AD8930
/CPS-100VX(圖片/影檔) (3)共锡-NEC CPS-510/ASM SD890A(圖片/影檔) E.导电性 F.散热性
Test Condition • Baking Temp. : 175 oC • Baking Time : 1000hr
< Thermal conditions for 100Å thick IMC formation >
Items Time for IMC formation at 200oC Temp. for IMC formation in 0.15sec
Image Observation (SEM) Photographing from the ball to wire using SEM
Grain Size Measurement Measure grain sizes at every 20㎛
Determination of HAZ
Determine the grain size decreasing point
L/F材質
SOT-23R鐵材
鍍銀
D/B機軌道加溫
>400℃(Scrubbing)
共錫
Ti-Ni-Ag rubber(耐高溫) NHTR-0X0 裸銅/鍍銀/鍍鎳 300~400℃(加氫氮混合氣)
D/B機軌道特殊要求 軌道加蓋
D/B原理 D/B後烘烤 作業機台 導電性
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E.W/B作業機台(圖片/影檔)
F.金/銅/鋁物理特性
G.金線與銅線製程異同
H.銅線的優點與缺a 點
7
封裝製程補充教材
A.製程比較(wire bond method)
作業線種
金/銅線
鋁線
電阻值比較
銅＜金＜鋁
應用範圍 小電流場合 大電流場合
常用線徑大小 1mil~2mil
5mil~15mil
作業L/F材質
6
封裝製程補充教材
W/B站-
A.製程比較(wire bond method)
B.W/B原理
(1)金/銅線(Thermalsonic)
a.FAB
b.HAZ
c.IMC
d.Fusing Current
(2)鋁線(Ultrosonic)
a.Fusing Current
C.瓷嘴/鋼嘴型式
D.wire bonder架構
A.製程比較(die attach method)
a
5
封裝製程補充教材
B.吸嘴型式
晶片窄边尺寸
500um 750um 1000um 1250um 1500um 1750um 2000um 2250um 2500um 2750um 3000um 3250um 3500um 3750um
共金 collet
封裝製程補充教材
封裝前段製程
D/S-Die saw D/B-Die bond W/B-Wire bond
a
1
封裝前段製程流程
Die Saw (晶片切割)
Die Bond
(銲粒)
Wire Bond (銲線)
a
2
封裝製程補充教材
D/S站－
A.作業機台
(1)Disco DAD320/DAD321切割機(圖片)
Grain Size Measurement Measure grain sizes at every 20㎛
Determination of HAZ
Formation of Free Air Ball (FAB = 2WD)
Wire Etching
Etching with solution(10ml HNO3 + 10ml D.I. Water) for grain structure observation
Image Observation (SEM) Photographing from the ball to wire using SEM
軌道加溫 220~250℃
a
8
封裝製程補充教材
B.W/B原理 (1)Thermalsonic
a
9
封裝製程補充教材
a. FAB(Free Air Ball)
Ball forming condition
• Wire : CD type 1.0mil • Wire bonder : SWB 700 • Forming gas : N2+5%H2 • Tail length : 250 micron.m • EFO current(燒球電流) : 6A • EFO time (燒球時間) : 1.2msec
RR-035-180
RR-090
RR-040-040
RR-100
RR-040-060
RR-110
RR-040-080
RR-120
RR-050-050
RR-130
RR-050-060
RR-140
RR-050-070
RR-150
a
RR-050-090
共锡 耐高温吸嘴型号
NHTR-025 NHTR-030 NHTR-035 NHTR-040 NHTR-045 NHTR-050 NHTR-060 NHTR-070 NHTR-080 NHTR-090 NHTR-100
鍍銀
裸銅/鍍鎳
結合性質
異質結合
同質結合
W/B原理 Thermalsonic Ultrosonic
工作型態 熱銲+冷銲
冷銲
W/B方式
ball bond wedge bond
作業機台 ASM/KAIJO
OE
tooling
cappillarryFra bibliotekwedge
瓷/鋼嘴型號 1570-XX-437P 127153/175-X
B.吸嘴型式 C.L/F材质 D.D/B作业机台
(1)共金-ILB(圖片/影檔) (2)导电/非导电胶-AD828/AD830/AD898/AD8930
/CPS-100VX(圖片/影檔) (3)共锡-NEC CPS-510/ASM SD890A(圖片/影檔) E.导电性 F.散热性
a
4
封裝製程補充教材
原则上选 用略小于 晶片尺寸 之吸嘴,以 能进行作 业为原则
导电/非导电胶
圆形吸嘴型号 方形吸嘴型号
RR-020
RR-030-030
RR-030
RR-035-045
RR-040
RR-035-055
RR-050
RR-035-070
RR-060
RR-035-090
RR-070
RR-035-120
RR-080
(1)晶片貼藍膜(離子風扇開啟狀態)(影檔)
(2)烘乾50℃/5分鐘(圖片)
(3)切割機切割晶片(影檔)
(4)清洗及旋乾(自動旋乾機) (影檔)
(5)烘乾40℃/5分鐘(圖a片)
3
封裝製程補充教材
D/B站-
A.制程比较(die attach method) (1)共金 (2)导电/非导电胶 (3)共锡
(2)SC-2500自動旋乾機(圖片/影檔)
B.作業準備
(1)D.1 water
(2)Blue tape(NITTO SPV-225)
(3)NBC-Z 2030刀片-切割道寬度＞60um (圖片)
(4)NBC-Z 203J刀片-切割道寬度＜60um
C.作業順序:
(0)D/S前處理-晶片研磨(10~12mil)
a
10
封裝製程補充教材
b.HAZ (Heat Affected Zone)
FAB = 2W.D . (Very Coarse Grains)
HAZ Length = Approx. 120um (Grain Growth Zone)
Wire (Thermally Stable Zone)
• Wire Type : CD • Wire Diameter : 1.0mil • Etching Condition
Etchant : 10ml HNO3 + 10ml D.I. Water Etching Method : Fuming Method Etching Time : 1 ~ 10sec.
a
X 2.0K 20um
11
封裝製程補充教材
HAZ (Heat Affected Zone)
Free Air Ball formation