第三章微电子封装流程教材
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 微电子封装工艺流程
一、塑料封装工艺流程
以PBGA为例介绍一下封装制程
PBGA：
TOP VIEW
BOTTOM VIEW
PBGA的详细制程（Package process)
Taping
印记
Marking
烘烤
Cure
贴片
晶圆植入
晶圆切割
Wafer Mount Die Saw
晶片黏结
Die Attach
4.预型片不能过量使用，否则会造成材料溢流，降低可靠度 5.预型片也能用不易氧化的纯金片。不过结合温度较高。
玻璃胶黏结法。
适用于陶瓷等较低成本的晶片粘结技术
3种涂胶的方法:
1.戳印（stamping) 2.网印（Screen Printing) 3.点胶（Syringe Transfer)
放好晶片后加热，除去胶中的有机成分，并使玻璃熔融结合。
优化步骤：1. IC晶片背面镀有一薄层的金
2. 基板的晶片座上植入预型片（Perform).厚度约25mm，面积约为晶片的三分之一 的金-2wt%硅合金薄片。用于弥补基板孔洞平整度不佳造成的不完全结合。用于 大面积晶片的结合。
3. 由于预型片成分并非金硅完全互溶的合金，硅团块仍会有氧化现象，所以还必须 有交互摩擦的动作，还必须在氮气环境下反应。
* 易产生的问题 : Die Crack （晶片破裂）
Blade
锯口宽度
Wafer Sawing Stage
Spindle Speed Saw Blade
Wafer
Wafer Feeding Direction Wafer Mount Tape
Wafer Wash/Dry Stage
Water Nozzle
封模
Molding
打线接合
离子清除
烘烤
Wire Bond Plasma Cleaning Cure
烘烤
Cure
植球
Ball Mount
助焊剂清除
Flux Clean
单颗化
包装及运送
Singulation Packing&Delivery
Packaging Process
切割
Sawing
WWaaffeerr
片的粘结固定。
实现步骤：1.将IC晶片置于已镀有金膜的基板晶片座上，加热到425˚C，然后
由金-硅之间的相互扩散作用完成结合。 2.通常在热氮气的环境中进行，防止硅高温氧化。 3. 基板与晶片反应前先相互磨擦（Scrubbing),以除去氧化层，加
反映界面的润湿性，否则会导致孔洞 (void ) 产生而使结合强度 与热传导性降低。同时也造成应力不均匀而导致IC晶片破裂损坏。
Tape Speed
Wafer
2、绷片和分片
绷片：经划片后仍粘贴在塑料薄膜上的圆片，如需要分离成 单元功能芯片而又不许脱离塑料薄膜时，则可采用绷片机进 行绷片，即把粘贴在薄膜上的圆片连同框架一起放在绷片机 上用一个圆环顶住塑料薄膜，并用力把它绷开，粘在其上的 圆片也就随之从划片槽处分裂成分离的芯片。这样就可将已 经分离的但仍与塑料薄膜保持粘连的芯片．连同框架一起送 入自动装片机上进行芯片装片。现在装片机通常附带有绷片 机构。 分片：当需人工装片时，则需要进行手工分片，即把已经经 过划片的圆片倒扣在丝绒布上，背面垫上一张滤纸，再用有 机玻璃棒在其上面进行擀压，则圆片由于受到了压应力而沿 着划片槽被分裂成分离的芯片。然后仔细地把圆片连同绒布 和滤纸一齐反转过来，揭去绒布，芯片就正面朝上地排列在 滤纸上，这时便可用真空气镊子将单个芯片取出，并存放在 芯片分居盘中备用。
片键合和装架。根据目前各种封装结构和技术要求，装
片的方法可归纳为导电胶粘接法、银浆或低温玻璃烧结
法和低熔点合金的焊接法等几种，可根据产品的具体要
Βιβλιοθήκη Baidu
求加以选择。
芯片
芯片 粘接剂
金属化布线 芯片
黏结方法：
1.共晶黏结法。 2.玻璃胶黏结法。 3.高分子胶黏结法。 4.焊接黏结法 。
共晶黏结法。
原理：利用金-硅和金在3wt%金。363˚C时产生的共晶（Eutectic)反应特性进行IC晶
•水的冲洗速度 : 80~100 mm/sec
• 切割方法： : 单步切割（single) 分步切割 (step ) 斜角切割 (bevel)
* 刀片转速 : 30,000~40,000 rpm Full Cutting(105%)
Al Ni
金刚石小颗粒 (3~6 micro meter)
* DI Water（去离子水的作用）： 洗去硅的残留碎片 电阻系数 : 16~18 Mohm
Die attach
3、基板的金属化布线 在基板的表面形成与外界通信的薄膜型金属互连线
4、芯片装片
Die attach
把集成电路芯片核接到外壳底座(如多层陶瓷封装)
或带有引线框架的封装基板上的指定位置，为丝状引线
的连接提供条件的工艺，称之为装片。由于装片内涵多
种工序，所以从工艺角度习惯上又称为粘片、烧结、芯
晶圆切割
Die Saw
切割是为了分离Wafer上的晶粒（die），切割完后，一颗颗 晶粒就井然有序的排列在胶带上。同时由于框架的支撑可避 免胶带皱褶而使晶粒互相碰撞，并且还可以支撑住胶带以便于 搬运。
wafer
钢制框 架
Au膜互连线
Si芯片
Wafer Sawing
DI water 去离子水
割刀 蓝色胶带
Die
贴片
Die Attach
打线&打金线
Wire Bonding
Wire
塑模
Molding
贴锡球
Solder Ball Attach
单颗化
Singulation
Molding Compound
Packing
Final Test
Solder Ball
1、划片
Wafer Sawing
划片就是把已制有电路图形的集成电路圆片切割分离成
具有单个图形(单元功能)的芯片，常用的方法有金刚刀划片、
砂轮划片和激光划片等几种：金刚刀划片质量不够好，也
不便于自动化生产，但设备简单便宜，目前已很少使用；
激光划片属于新技术范踌，正在推广试用阶段。目前使用
最多的是砂轮划片，质量和生产效率都能满足一般集成电
路制作的要求。
晶元切割前首先必须在晶元背面贴上胶带（Blue Tape), 晶圆粘片 并固定在钢制的框架上，完成晶元粘片（Wafer Mount & tape Wafer Mount Mount)的动作,然后再送进晶元切割机上进行切割。
一、塑料封装工艺流程
以PBGA为例介绍一下封装制程
PBGA：
TOP VIEW
BOTTOM VIEW
PBGA的详细制程（Package process)
Taping
印记
Marking
烘烤
Cure
贴片
晶圆植入
晶圆切割
Wafer Mount Die Saw
晶片黏结
Die Attach
4.预型片不能过量使用，否则会造成材料溢流，降低可靠度 5.预型片也能用不易氧化的纯金片。不过结合温度较高。
玻璃胶黏结法。
适用于陶瓷等较低成本的晶片粘结技术
3种涂胶的方法:
1.戳印（stamping) 2.网印（Screen Printing) 3.点胶（Syringe Transfer)
放好晶片后加热，除去胶中的有机成分，并使玻璃熔融结合。
优化步骤：1. IC晶片背面镀有一薄层的金
2. 基板的晶片座上植入预型片（Perform).厚度约25mm，面积约为晶片的三分之一 的金-2wt%硅合金薄片。用于弥补基板孔洞平整度不佳造成的不完全结合。用于 大面积晶片的结合。
3. 由于预型片成分并非金硅完全互溶的合金，硅团块仍会有氧化现象，所以还必须 有交互摩擦的动作，还必须在氮气环境下反应。
* 易产生的问题 : Die Crack （晶片破裂）
Blade
锯口宽度
Wafer Sawing Stage
Spindle Speed Saw Blade
Wafer
Wafer Feeding Direction Wafer Mount Tape
Wafer Wash/Dry Stage
Water Nozzle
封模
Molding
打线接合
离子清除
烘烤
Wire Bond Plasma Cleaning Cure
烘烤
Cure
植球
Ball Mount
助焊剂清除
Flux Clean
单颗化
包装及运送
Singulation Packing&Delivery
Packaging Process
切割
Sawing
WWaaffeerr
片的粘结固定。
实现步骤：1.将IC晶片置于已镀有金膜的基板晶片座上，加热到425˚C，然后
由金-硅之间的相互扩散作用完成结合。 2.通常在热氮气的环境中进行，防止硅高温氧化。 3. 基板与晶片反应前先相互磨擦（Scrubbing),以除去氧化层，加
反映界面的润湿性，否则会导致孔洞 (void ) 产生而使结合强度 与热传导性降低。同时也造成应力不均匀而导致IC晶片破裂损坏。
Tape Speed
Wafer
2、绷片和分片
绷片：经划片后仍粘贴在塑料薄膜上的圆片，如需要分离成 单元功能芯片而又不许脱离塑料薄膜时，则可采用绷片机进 行绷片，即把粘贴在薄膜上的圆片连同框架一起放在绷片机 上用一个圆环顶住塑料薄膜，并用力把它绷开，粘在其上的 圆片也就随之从划片槽处分裂成分离的芯片。这样就可将已 经分离的但仍与塑料薄膜保持粘连的芯片．连同框架一起送 入自动装片机上进行芯片装片。现在装片机通常附带有绷片 机构。 分片：当需人工装片时，则需要进行手工分片，即把已经经 过划片的圆片倒扣在丝绒布上，背面垫上一张滤纸，再用有 机玻璃棒在其上面进行擀压，则圆片由于受到了压应力而沿 着划片槽被分裂成分离的芯片。然后仔细地把圆片连同绒布 和滤纸一齐反转过来，揭去绒布，芯片就正面朝上地排列在 滤纸上，这时便可用真空气镊子将单个芯片取出，并存放在 芯片分居盘中备用。
片键合和装架。根据目前各种封装结构和技术要求，装
片的方法可归纳为导电胶粘接法、银浆或低温玻璃烧结
法和低熔点合金的焊接法等几种，可根据产品的具体要
Βιβλιοθήκη Baidu
求加以选择。
芯片
芯片 粘接剂
金属化布线 芯片
黏结方法：
1.共晶黏结法。 2.玻璃胶黏结法。 3.高分子胶黏结法。 4.焊接黏结法 。
共晶黏结法。
原理：利用金-硅和金在3wt%金。363˚C时产生的共晶（Eutectic)反应特性进行IC晶
•水的冲洗速度 : 80~100 mm/sec
• 切割方法： : 单步切割（single) 分步切割 (step ) 斜角切割 (bevel)
* 刀片转速 : 30,000~40,000 rpm Full Cutting(105%)
Al Ni
金刚石小颗粒 (3~6 micro meter)
* DI Water（去离子水的作用）： 洗去硅的残留碎片 电阻系数 : 16~18 Mohm
Die attach
3、基板的金属化布线 在基板的表面形成与外界通信的薄膜型金属互连线
4、芯片装片
Die attach
把集成电路芯片核接到外壳底座(如多层陶瓷封装)
或带有引线框架的封装基板上的指定位置，为丝状引线
的连接提供条件的工艺，称之为装片。由于装片内涵多
种工序，所以从工艺角度习惯上又称为粘片、烧结、芯
晶圆切割
Die Saw
切割是为了分离Wafer上的晶粒（die），切割完后，一颗颗 晶粒就井然有序的排列在胶带上。同时由于框架的支撑可避 免胶带皱褶而使晶粒互相碰撞，并且还可以支撑住胶带以便于 搬运。
wafer
钢制框 架
Au膜互连线
Si芯片
Wafer Sawing
DI water 去离子水
割刀 蓝色胶带
Die
贴片
Die Attach
打线&打金线
Wire Bonding
Wire
塑模
Molding
贴锡球
Solder Ball Attach
单颗化
Singulation
Molding Compound
Packing
Final Test
Solder Ball
1、划片
Wafer Sawing
划片就是把已制有电路图形的集成电路圆片切割分离成
具有单个图形(单元功能)的芯片，常用的方法有金刚刀划片、
砂轮划片和激光划片等几种：金刚刀划片质量不够好，也
不便于自动化生产，但设备简单便宜，目前已很少使用；
激光划片属于新技术范踌，正在推广试用阶段。目前使用
最多的是砂轮划片，质量和生产效率都能满足一般集成电
路制作的要求。
晶元切割前首先必须在晶元背面贴上胶带（Blue Tape), 晶圆粘片 并固定在钢制的框架上，完成晶元粘片（Wafer Mount & tape Wafer Mount Mount)的动作,然后再送进晶元切割机上进行切割。