封装制程
IC封装制程介绍基本
電 鍍 設 備
20
➢切筋/成型
傳統IC封裝製程
利用機械模具，將引腳間金屬連接桿和引線框切除，使 外腳與內部線路成單一通路。將已切筋后的料件引腳， 以連續沖模的方式將之彎曲成所要求之形狀。
成型機
Trim & Form
引腳形狀
海鷗型 插入型
J型
21
傳統IC封裝製程
➢電性測試
22
傳統IC封裝製程
➢印碼
在產品的表面刻(印)上廠商LOGO,產品名稱,生產日期,生產批次等.
鐳射刻字 (laser)
油墨印碼 (ink)
23
傳統IC封裝製程
➢包裝-出貨
Tray 盤
管 裝
卷 帶
24
Thank You
25
粘 片前
點膠
粘片
粘片完成
15
➢焊線
傳統IC封裝製程
用金線、銅線、或鋁線把 Pad和 Lead通過焊接的方法連接起來。
焊線前
焊線
焊線后
實物圖
16
傳統IC封裝製程
➢焊線過程分解
瓷嘴Capillary
EFO打火桿烧球
Cap在芯片的Pad上 Cap牽引金線上升 加力和超聲波焊球
Cap運動軌跡形 成弧度
Cap下降到Lead 焊接
基片型封裝（高級）：BGA
6
常見IC封裝結構
➢Lead frame封裝
Die 晶片
Bonding wire 焊線
Molding compound 封膠
Leadframe 引綫架
Plating 鍍層
Die attach material (silver paste) 贴晶材料（銀膠）
半导体封装制程及其设备介绍
半导体封装制程及其设备介绍一、概述半导体芯片是一种微型电子器件，半导体封装制程是将芯片进行外层包装，从而保护芯片、方便焊接、测试等工作的过程。
比较常见的半导体封装方式有芯片贴装式、铅框式、无铅框式等。
本文将从半导体封装的制程入手，为大家介绍半导体封装制程及其设备。
二、半导体封装制程1. 粘结半导体封装的第一步是将芯片粘结到支撑贴片（Leadframe）上面。
支撑贴片是一种晶粒尺寸相对较大、但还不到电路板级别的导体片。
常用的粘接剂有黄胶、银胶等，其使用在制程时会加热到一定温度，使其能够黏合贴片和芯片。
2. 线缆连接芯片被粘接到支撑贴片上方后，需要进行内部连线。
通常使用铜线作为内部连线，常用的连线方式有金线焊接和铜线焊接。
它们的区别很大程度上取决于封装要求和芯片使用情况。
3. 包封装在连线之后，开始进行半导体封装的最后一步–包封装。
包封装是将芯片包封闭在一起，以进一步保护它。
常用的封装方式有QFP、BGA、SOIC、CHIP 贴片等。
三、半导体封装设备介绍1. 芯片粘结设备芯片粘结设备是半导体封装的第一步。
常用的芯片粘结设备包括黄胶粘合机、银胶粘合机、重合机等。
不同类型的设备适用于不同封装要求的芯片。
2. 线缆连接设备目前，铜线焊接机处于主流位置。
与金线焊接机相比，铜线焊接机具有成本更低、可靠度更高的优点。
因此，其能够更好地满足不同类型的芯片封装要求。
3. 包封装设备包封装设备是半导体封装的重要步骤。
常用的设备有 QFP 封装机、CHIP 贴片封装机等。
它们能够满足不同类型的封装要求，使芯片更加可靠。
四、半导体封装制程及其设备涉及到了许多知识点。
本文从制程和设备两个角度，为大家介绍了半导体封装制程及其设备。
不同的封装方式和设备对于产品的品质、成本以及生产效率都有很大的影响。
因此，在选择半导体封装制程和设备时，需要根据实际情况进行选择，以确保产品达到最佳性能和质量要求。
plp封装制程
plp封装制程PLP（Programmable Logic Process）是一种将制程技术与可编程逻辑器件（PLD）相结合的封装技术。
在现代电子制造中，PLP封装制程已经成为一种重要的封装技术，具有广泛的应用领域和巨大的市场潜力。
PLP封装制程的主要特点是可以根据不同的需求和应用场景进行灵活的设计和定制。
通过将可编程逻辑器件与制程技术相结合，可以实现对芯片封装过程的精确控制和调整。
这使得PLP封装制程能够满足各种不同的封装要求，包括尺寸、功耗、性能等方面的需求。
在PLP封装制程中，制程技术起着至关重要的作用。
制程技术包括了多种工艺步骤，如背面磨薄、金属化、焊接等。
这些制程步骤能够将芯片与封装基板进行精确的连接和组装，确保芯片在封装中的稳定性和可靠性。
与传统的封装技术相比，PLP封装制程具有很多优势。
首先，PLP 封装制程可以实现对封装结构的灵活设计和优化。
通过调整制程参数和工艺步骤，可以实现对封装材料和结构的精确控制，提高芯片的性能和可靠性。
PLP封装制程具有较高的集成度和可扩展性。
由于可编程逻辑器件的特性，PLP封装制程可以实现对多个芯片的封装和组装，从而提高整体系统的集成度。
同时，PLP封装制程还可以根据需要进行定制和扩展，满足不同应用场景的需求。
PLP封装制程还具有较低的成本和较短的生产周期。
由于制程技术的高度自动化和可控性，PLP封装制程可以实现批量生产和快速交付，降低生产成本和周期。
在实际应用中，PLP封装制程已经被广泛应用于各种领域。
例如，在通信领域，PLP封装制程可以实现对射频芯片的封装和组装，提高通信设备的性能和可靠性。
在汽车电子领域，PLP封装制程可以实现对车载电子芯片的封装和组装，提高汽车电子系统的集成度和安全性。
PLP封装制程是一种将制程技术与可编程逻辑器件相结合的封装技术，具有灵活设计、高集成度和低成本等优势。
随着电子制造技术的不断发展，PLP封装制程将在更多领域得到应用，并为电子产品的发展带来新的机遇和挑战。
半导体封装制程及其设备介绍——【半导体芯片】
Dual In-line Package
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Ceramic Plastic
2.54 mm (100miles)
8 ~64
SIP
Single In-line Package
Plastic
2.54 mm (100miles) 1 direction
Material Lead Pitch No of I/O
Ceramic
1.27 mm (50miles) j-shape bend 4 direction
lead
18~124
Ceramic
0.5 mm
32~200
SMT (Optional)
Taping (Optional)
Grinding (Optional)
lead
3~25
Through Hole Mount
ZIP
Zigzag In-line Package
S-DIP
Shrink Dual In-line
Package
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
2.54 mm (100miles) 1 direction
Pack
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
1.27 mm (50miles) 2 direction
lead
8 ~40
半导体封装制程及其设备介绍详解演示文稿
半导体封装制程及其设备介绍详解演示文稿一、引言二、半导体封装制程的整体流程1.设计和制备芯片：在封装过程开始之前，需要进行半导体芯片的设计和制备。
这包括设计电路、选择材料、制造芯片等步骤。
2.选型和设计封装方案：根据芯片功能和其他要求，选择合适的封装方案。
封装方案的选择包括外形尺寸、引脚数量和布局、散热设计等。
3.制备基板：选择合适的基板材料，并进行加工和制备。
基板的制备是封装制程中的核心环节之一，目的是为芯片提供支撑和连接。
4.芯片连接：将芯片连接到基板上，通常使用焊接技术或金线键合技术。
焊接是将芯片的引脚与基板的焊盘连接起来，金线键合则是用金线将芯片与基板进行连接。
5.包封：将芯片和连接线封装进封装材料中，形成最终的封装产品。
常见的封装材料有环氧树脂和塑料，也有针对特殊应用的金属封装。
6.测试和质量检验：对封装后的产品进行测试和质量检验，确保其符合设计要求和标准。
测试主要包括电性能测试、可靠性测试和环境适应性测试等。
7.封装后处理：包括喷涂标识、气密性测试、老化测试等。
这些步骤都是为了保证封装产品的质量和性能稳定。
三、半导体封装制程的关键步骤及设备介绍1.基板制备基板制备是封装制程中的核心步骤，主要包括以下设备：(1)切割机：用于将硅片切割成芯片，常见的切割机有钻石切割机和线切割机。
(2)干法清洗机：用于清洗芯片表面的杂质。
清洗机主要有氧气等离子体清洗机和干气流清洗机等。
(3)晶圆胶切割机：用于将芯片粘贴在基板上。
2.连接技术连接技术是将芯片与基板连接起来的关键步骤，常见的设备有：(1)焊接机：用于焊接芯片和基板之间的引脚和焊盘。
常见的焊接机有波峰焊机和回流焊机。
(2)金线键合机：用于将芯片与基板之间进行金线键合连接。
常见的金线键合机有球焊键合机和激光键合机等。
3.封装工艺封装工艺是将芯片和连接线封装进封装材料中的步骤，主要设备有：(1)半导体封装设备：用于将封装材料和连接线封装成最终产品。
半导体封装制程与设备材料知识介绍
24~32
Ceramic Plastic
2.54 mm (100miles)
Surface Mount
SOP Small Outline Package
QFP Quad-Flat
Pack
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
1.27 mm (50miles) 2 direction
lead
8 ~40
Plastic
1.0, 0.8, 0.65 mm 4 direction
lead
88~200
Surface Mount
FPG
Flat Package of Glass
LCC
Leadless Chip
Carrier
封裝型式
Shape
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
半导体封装制程及其设备介绍-PPT
Substrate
Solder paste pringting
Stencil
Chip shooting
Nozzle Capacitor
Reflow Oven
Hot wind
DI water cleaning
Automatic optical
inpection
DI water
Camera
PAD PAD
Wafer tape
Back Grind
Wafer Detape
Wafer Saw
Inline Grinding & Polish -- Accretech PG300RM
Coarse Grind 90%
Fine Grind 10%
Centrifugal Clean
Alignment & Centering
Die distance Uniformity
4。PICKING UP
3。EXPANDING
No contamination
TAPE ELONGATION
WEAK ADHESION
3.Grinding 辅助设备
A Wafer Thickness Measurement 厚度测量仪 一般有接触式和非接触式光学测量仪两种；
Solder paste
Die Prepare(芯片预处理) To Grind the wafer to target thickness then separate to single chip
---包括来片目检(Wafer Incoming), 贴膜(Wafer Tape),磨片(Back Grind),剥膜(Detape),贴片(Wafer Mount),切割(Wafer Saw)等系列工序,使芯片达到工艺所要求的形状,厚度和尺寸,并经过芯片目 检(DVI)检测出所有由于芯片生产,分类或处理不当造成的废品.
IC封装技术与制程介绍
IC封装技术与制程介绍课程主要内容••••IC封装技术基础电子元器件的应用电子产品的分解集成电路产业链IC 封装的作用如人的大脑如人的大脑：：如人的身体如人的身体：：IC封装的功能••••IC封装层次•••IC封装层次培训的主要内容IC封装分类•PCB•插入型封装器件表面贴装型封装器件PCBPCB金属管壳型封装陶瓷封装陶瓷封装-CPGA塑料封装-DIP （Dual In-line Package）塑料封装-QFPBGA封装塑料封装-BGACSP (Chip Scale Package)CSP (Chip Scale Package)IC封装制程(塑料封装)封装结构与材料•••••封装结构示例焊片晶圆切割晶圆点测焊线塑封半导体封装工艺流程晶圆(wafer)的制造WAFERMASKING N+ SUBSTRATEN-DRAINCHANNELCHANNEL SOURCE METALIZATIONGATE OXIDE POLYSILICON GATEP+P+P -P -P -P -N+N+N+N+CURRENT FLOWSilicon Die Cross-SectionBPSG晶圆的制造晶片背磨top side back side目的： 目的：减薄晶片厚度FROM: 0.008”TO: Silicon0.014”Silicon31晶片背金处理目的： 目的：提高导电性Titanium Nickel SilverSilicon32晶片点测目的： 目的：初步筛选出好的芯片Gate /Base ProbeInk bad dice out.Source/ Emitter Probe33晶片切割Wafer sawing is to separate the dice in wafer into individual chips. unsawn wafer sawn waferwafer holder wafer tapeconnected die singulated die34晶片切割InputOutput35焊片工艺Cu Leadframe Die Attach Material Die or MicrochipDie Attach is a process of bonding the microchip on the leadframe.36焊片工艺点胶 真空吸嘴吸附芯片 芯片焊到框架的焊盘上37银胶焊片工艺38银胶焊片工艺SYRINGE EPOXY DIE FLAT FACE COLLETNOZZLES LEADFRAME w/ PLATINGD/A TRACK39银胶焊片工艺D/A TRACKD/A TRACK40共晶焊片工艺DIE w/ BACKMETALLEADFRAME w/ PLATING HEATER BLOCK锡铅焊片工艺SOFT SOLDER WIREHEATER BLOCK HEATER BLOCK焊线工艺99.99% Gold wiresThermosonic wire bonding employs heat and ultrasonic power to bond Au wire on die surface.焊线工艺HEATER BLOCKAu WIRESPOOL DIE BONDED LEADFRAMEAu BALL焊线工艺热声波焊线工艺超声波焊线工艺DIE BALL BOND(1ST bond)WEDGE BOND or WELD(2nd bond)LEADFRAME塑封工艺MOLDCOMPOUNDPELLETS塑封工艺•。
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3
半導體構裝製程
貼片
研磨
去貼片
晶圓貼片
晶圓切割
(Taping) (Grinding) (Detaping) (Wafer Mount) (Wafer Saw)
黏晶 (Die bound)
熟化 (Curing)
打線接合 (Wire Bond)
膠封 (Encapsulation)
熱處理 (Post mold cure)
莊妙如
Chapter 5
23
銲線接合（Wire Bond）
銲線接合乃是將晶粒上的接點以極細的金線（18～ 50μm） 連接到導線架之內引腳，進而藉此將IC晶粒 之電路訊號傳輸至外界。
莊妙如
Chapter 5
24
銲線接合（Wire Bond）
銲線接合是最早亦為目前應
用最廣的技術，此技術首 先
將晶片固定於導線架上，再
莊妙如
Chapter 56Fra bibliotek晶圓切割(wafer saw or dice)
切割完後，一顆顆之晶粒井然有序的排列在膠帶上，同 時由於框架之支撐可避免膠帶皺摺而使晶粒互相碰撞， 而框架撐住膠帶以便於搬運。
莊妙如
Chapter 5
7
晶片切割機
晶片切割機是非常精密之設備，其主軸轉速約在 30,000至60,000rpm之間， 由於晶粒與晶粒之間距很小（ 約在2mil， 1mil=25m）而且晶粒又相當脆弱，因此精度要求相 當高，且必須使用鑽石刀刃來進行切割，而且其切割 方式係採磨削的方式把晶粒分開。 磨削的過程中會產生很多的小粉屑，因此在切割過程 中必須不斷地用淨水沖洗，以避免污染到晶粒。切割 好之晶圓便會傳送到下一個製程進行黏晶。
莊妙如
Chapter 5
13
黏晶之可靠度
黏晶的優劣對產品可靠度的影響，主要包括有樹脂中離子的含 量、銀的遷移、及空洞。 環氧樹脂中若含了過多的氯、鈉等離子，將引起金屬的腐蝕造成 破壞。
離子的含量多寡主要是取決於銀膠的配方， 然而銀遷移及空洞的發生則與配方及製程都有關係。
銀遷移的現象是產品於電流的作用下，其黏晶所用銀膠中的銀， 從晶片的背後滲出表面，形成短路。
莊妙如
Chapter 5
5
晶圓切割(wafer saw or dice)
晶片切割之目的乃是要將前製程加工完成的晶圓上一顆 顆之晶粒(die)切割分離。
首先要在晶圓背面貼上膠帶(blue tape)並置於鋼製之 框架上，此一動作叫晶圓黏片(wafer mount)，而後 再送至晶片切割機上進行切割。
潛變(Creep)
在一定應力作用下，變形隨時間徐徐進行之現象稱之為潛變 （Creep）。
莊妙如
Chapter 5
22
晶片的連接技術
IC晶片必須與構裝基板完成電路連接才能發揮既有的功能。 晶片與構裝基板連接的方法主要有打線接合(Wire Bonding)、卷帶自動 接合(Tape Automated Bonding，TAB)與覆晶接合(Flip Chip Bonding，FCB) 。
第五章 切割、 切割、黏晶與銲線接合
半導體構裝技術
Semiconductor Fabrication Technology
1
半導體構裝技術 LECTURE NOTES
這些講義主要是以下列課本為基礎的上課筆記。
電子構裝技術與材料/ by 陳信文、陳立軒、林永 森、陳志銘/ 高立圖書
這些講義都是從課文中截取出來的材料, 但不完全包括 課文中所有的主題。
銀遷移的現象是一種電化學的現象，與其周遭環境中的溼氣有很密 切的關係。 同時過量的銀膠，也比較容易促使銀遷移的現象發生。
空洞的產生主要是因氣體的包入，而氣體的存在又可由銀膠中樹 脂所產生、或由針筒點膠製程中所捲入。
空洞的存在將引起導熱的不良，與容易吸收濕氣，進而引起產品的 破壞。 去除黏晶中空洞形成的方法，主要則包括了使用不含溶劑的樹脂、 與點膠製程中注意排氣的設計。
高分子膠黏結法為塑膠構裝常用的晶片黏結法。 共晶黏結法陶瓷構裝常用的晶片黏結法。
莊妙如
Chapter 5
16
金-矽共晶(Eutectic)黏結法
共晶黏晶法係利用含 3 wt% 矽 的金-矽合金在 363 ℃ (685OF) 時發生之共晶熔合反應而產生 接合 (見圖 所示之金．矽二元 合金相圖)，
它的優良點為，熱傳導能力高 且無離子污染與溶劑揮發之問 題，故在高功率元件與可靠度 需求的構裝中有相當廣泛的應 用，
莊妙如
Chapter 5
8
晶片切割機
莊妙如
Chapter 5
9
黏晶(die attach or bond)
黏晶的目的主要是要將上一步驟切割完成 的晶粒放置在導線架(lead frame)上面，並用環氧樹脂 (業界一般稱之為銀膠)加以黏著固定。 導線架是提供晶粒一個黏著的位置(一般稱之為晶粒 座，die pad)並有內、外引腳得設計用來作為傳輸訊號 的溝通橋樑。 一個導線架依不同的設計可能有數個晶粒座，而排列 方式通常是排成一列，但也有矩陣式的排列方式。
莊妙如
Chapter 5
20
黏晶方法之比較
共晶/銲接黏晶法
高分子膠黏晶法
可提供電傳導之黏晶接合 高熱傳導率 材料成本高
可提供電傳導或絕緣之黏晶接合
絕緣黏晶樹脂的熱傳導率低; 可藉金屬填充而改善 材料成本低
修護困難
容易修護
製程溫度高(約400oC ) 無殘餘氣體洩漏的困擾 可能需要使用助銲劑及後續之清潔
一般而言黏晶膠分為導電性黏晶膠及非導電性黏晶膠，
導電性黏晶膠通常加入導電性填充物如銀金屬粉粒作為導電 媒介，
而非導電性黏晶膠則加入非導電性填充物如陶瓷填充物二氧 化矽(silica)或氮化硼(boron nitride)等陶瓷粉粒或高分子填充 物聚四氟乙烯(teflon)高分子粉粒。
目前塑膠密封構裝所使用之黏晶膠以導電性黏晶膠為主，尤其是 以加入導電性填充物如銀金屬粉粒為大宗。
參考書籍
IC 封裝製程與 CAE 應用、鍾文仁 陳佑任 編著 全 華科技
Fundamentals of Microsystems Packaging / Rao R. Tummala / McGraw-Hill (2002)
莊妙如
CChhapterr 51
2
切割、黏晶、銲線接合
莊妙如
Chapter 5
利用戳印、網印或點膠等方法將環氧樹酯(Epoxy)或聚亞醯胺等高 分子膠塗佈於引腳架的晶片承載座上，置妥IC晶片後再加熱使完 成黏接。
高分子膠中亦可填入銀等金屬以提高其熱傳導性；膠材可以製成 固體膜狀再施予熱壓接合。
優點：高分子膠為軟質黏晶材料，故製程中沒有應力產生的 問題，對熱應力亦有良好的緩和效果。低成本且能配合自動 化生產製程是高分子膠黏結法廣為採用的原因。
銲接黏結法也必須在熱氮氣遮護的環境中進行以防止銲錫氧化及 孔洞的形成。
常見的銲料有金-矽、金-錫、金-鍺等硬質合金與鉛-錫、鉛銀-銦等軟質合金。
使用硬質銲料可以獲得良好抗疲勞(Fatigue)與抗潛變(Creep) 特性的黏結，但它有因熱膨脹係數差異引致的應力破壞問 題；
使用軟質銲料可以改善此一缺點，但使用前須在IC晶片背面 先鍍上多層金屬薄膜以促進銲料的潤濕。
製程溫度低(150oC)
有水分、碳氫化合物及溶劑散逸的問題; 可能需真空烘烤及特殊除氣處理 無須使用助銲劑
硬質材料之接合，易致大型晶片的破裂 軟質材料之接含，應力緩和之效果較佳
材料溢流的問題較小
烘烤時有材料溢流的問題
莊妙如
Chapter 5
21
疲勞(Fatigue)
因為材料受到反覆 外力作用的影響，逐漸改變其材料本身性 質，進而造成元件或整 個系統的破壞，減少其使用壽命，對 於這種破壞就稱為疲勞（ fatigue）。
25
銲線接合(wire bonding)
莊妙如
Chapter 5
26
接線的外型
銲線接合後導線末端之形狀有球點接合(Ball Bonding) (一 般為金線)及楔形接合(Wedge Bonding) (一般為鋁線),兩種
莊妙如
Chapter 5
27
銲線接合(wire bonding)
接著方式 熱壓(thermocompression bonding, T/C) 超音波併用熱壓(thermosonic bonding, T/S) 超音波(ultrasonic bonding, U/S)
莊妙如
Chapter 5
14
使用銀填充的高分子膠進行IC晶片黏結之注意事 項
勿使IC晶片週邊黏晶材料溢流以免污染IC晶片表面(見圖(a)) 使用高分子膠的IC晶片黏結亦會有孔洞產生的缺點，孔洞的 產生可能來自於原料塗佈不當(見圖(c))，
莊妙如
Chapter 5
15
黏晶之黏著方式
共晶黏結法 玻璃膠黏結法 高分子膠黏結法 銲接黏結法
2. 熱超音波(Thermosonic: T/S )或超音波(Ultrasonic: U/S)==楔子結合
莊妙如
Chapter 5
10
黏晶流程
莊妙如
Chapter 5
11
黏晶之黏著材料
晶粒與基材(導線架)之連結 銀膠(silver paste) (環氧樹脂與70%銀粉)
加入銀粉的主要功能在提供高分子基材所缺乏的導熱性與 導電性
錫鉛銲料(Sn-Pb solder) 金矽共晶銲料(Au-Si eutectic solder) 導熱能力!!! 溢膠 銀的遷移(silver migration) 熱膨脹係數(晶片vs. 黏晶材料vs. 基座)
莊妙如
Chapter 5
12
黏晶之黏著材料
黏晶用之黏晶膠通常包含有樹脂系統及填充物，