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封装是IC芯片生产完成后不可缺少的一道工序,是器件导系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。在微电子器件的总体成本中,设计、芯片制造以及封装测试各占了三分之一。
最初的封装其目的是保护芯片免受周遭环境的影响。所以在最初的微电子封装中,是用金属作为外壳,用与外界完全隔离的、气密的方法,来保护脆弱的电子元件。但是,随着集成电路技术的发展,尤其是芯片钝化层技术的不断改进,封装的功能也在慢慢异化。通常,封装主要有以下五大功能:功率分配(电源分配)、信号分配、散热通道、环境保护及机械支撑。
IC封装步骤因产品而异,但其基本流程是不会有大的变化的。下面为大家简单介绍IC的基本封装流程。
1 Laminater(贴膜)
用辊轴采取适当力度在Wafer的正面(线路面)贴上一层保护膜(通常为蓝色的UVTape),以防止Wafer在Grinding时受到污染或磨损电路。
2 Backlap/Grinding(背面打磨)
对Wafer进行打磨,把Wafer的厚度磨制需求厚度,通常为230um、320um、80um,而电路本身基本为10um的程度。
3 Tape remove(去膜)
给UVTape照射适当的紫外光以消除粘性,再利用Remove Tape将其打开。
4 Tape mount(贴膜)
为了防止在切割时Wafer发生分裂影响后续工艺,用胶膜(Tape)和钢圈(Ring)把Wafer固定起来。
5 Sawing/Dicing (切割)
沿Wafer上的Street(切割线),用金刚石切刀(Blade)切至Wafer厚度的95%,使其分裂成独立的Die。将金刚石切刀装在高速旋转的Spindle上,靠机械力量将Wafer划开。 6 Inspection (检测)
用高倍显微镜检查出不良的Die,目的是减少后续工序的次品。
7 Die attach (芯片粘贴)
利用黏合剂(Epoxy或Solder)把die和lead frame(引线框架)粘贴在一起,以保证两者之间电气、加息的可靠连接。在Die Attach前须对切割好的Wafer进行紫外光照射,目的是减小胶膜的粘性,以方便将Die从胶膜上取走。
8 Oven cure(烘赔)
采用高频加热方式,对粘帖上Die的lead frame在Oven中进行分段加热,使Epoxy固化。
9 Wire bonding (WB,金线键合)
用高纯度的金线或铝线把Die上的Pad和Lead Frame上的Lead连接起来,使Die同外部电路导通。在WB之前会先用等离子气体冲击Die和Lead Frame表面,除去杂质。 10 Inspection(检测)
用低倍显微镜检查出不良的W/B产品。
11 Moiding(压模)
为了防止周遭环境(热辐射、机械冲击、化学腐蚀等)对Die的影响,用EMC(Epoxy pound,热固性树脂)将W/B后的产品封装起来,完成后的产品即可称为Package。EMC在常温下也会缓慢固化,且水分会影响EMC的成型质量,所以一般EMC需保存在低温(通常处于5℃以下)干燥的环境中。
12 Mold cure(烘赔)
加热以加速EMC的固化速度。
13 Plating (电镀)
为了保护Lead不受环境影响,在其表面镀上一层保护膜。
14 Marking/Laser (印字)
在Molding产品的正面用激光打印上代表产品名称、生产日期、商标、生产地之类的字样。其目的是防止不同产品的混乱、根据流水码在市场中查找不良品等。
15 Trim(引脚切割)和Form(引脚成型)
Trim就是将Dambar、Epoxy切除。
Form就是将引脚弯曲成型并使各个Package独立化。
16 Inspection(检测)
通过外观检测,去除不良品。
以上的流程是用于插装型产品以及引脚型的表面贴装产品,而对于BGA(引脚为球型)类产品,由于他们不需要Trim、Form,所以会有所不同。如下图所示为一个简单的
BGA产品主要的流程。
PCB BAKE →PLASMA
←↓↑
从流程示意图上我们可以看出其中不存在Trim、Form的步骤,而变成了Solder Ball Attach、Sorter的步骤,这是因为BGA累产品的引脚改成了球型触点,不需要进行切割、弯曲成型之类的工序。随着技术的发展,不同类型的封装随即出现,旧工艺也要做出相应的改变。比如对于FBGA来说,因为它采用的是倒装焊技术,所以是不需要进行W/B的。
在器件封装工序的结尾,加工完毕的封装器件要经过一系列的环境,电性和可靠性测试。这些测试因