emc环氧塑封料成型工艺,芯片封装测试流程详解,一文带你了解清楚 -ag真人官方入口

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一文看懂：芯片ic的封装/测试流程?

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流程

ic package (ic的封装形式)指芯片(die)和不同类型的框架(l/f)和塑封料(emc)形成的不同外形的封装体。

ic package种类很多，可以按以下标准分类：

按封装材料划分为：

金属封装、陶瓷封装、塑料封装

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金属封装主要用于军工或航天技术，无商业化产品;

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;

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市场份额;

按照和pcb板连接方式分为：

pth封装和smt封装

pth-pin through hole, 通孔式;

smt-surface mount technology，表面贴装式。

目前市面上大部分ic均采为smt式的

按照封装外型可分为：

sot、soic、tssop、qfn、qfp、bga、csp等;

决定封装形式的两个关键因素:

封装效率。芯片面积/封装面积，尽量接近1:1;

引脚数。引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加;

其中，csp由于采用了flip chip技术和裸片封装，达到了 芯片面积/封装面积=1:1，为目前最高级的技术;

qfn—quad flat no-lead package 四方无引脚扁平封装soic—small outline ic 小外形ic封装tssop—thin small shrink outline package 薄小外形封装qfp—quad flat package 四方引脚扁平式封装bga—ball grid array package 球栅阵列式封装csp—chip scale package 芯片尺寸级封装ic package structure(ic结构图)

raw material in assembly(封装原材料)【wafer】晶圆

【lead frame】引线框架

提供电路连接和die的固定作用;

主要材料为铜，会在上面进行镀银、 nipdau等材料;

l/f的制程有etch和stamp两种;

易氧化，存放于氮气柜中，湿度小 于40%rh;

除了bga和csp外，其他package都会采用lead frame， bga采用的是substrate;

【gold wire】焊接金线

实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接;

金线采用的是99.99%的高纯度金;

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， 同时工艺难度加大，良率降低;

线径决定可传导的电流;0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils;

mold compound塑封料/环氧树脂主要成分为：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);

主要功能为：在熔融状态下将die和lead frame包裹起来， 提供物理和电气保护，防止外界干扰;

存放条件：零下5°保存，常温下需回温24小时;

【epoxy】银浆

成分为环氧树脂填充金属粉末(ag);有三个作用：将die固定在die pad上; 散热作用，导电作用;

-50°以下存放，使用之前回温24小时;

fol– front of line前段工艺

fol– back grinding背面减薄

将从晶圆厂出来的wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度(8mils~10mils);

磨片时，需要在正面(active area)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;

fol– wafer saw晶圆切割

将晶圆粘贴在蓝膜(mylar)上，使得即使被切割开后，不会散落;

通过saw blade将整片wafer切割成一个个独立的dice，方便后面的 die attach等工序;

wafer wash主要清洗saw时候产生的各种粉尘，清洁wafer;

fol– 2nd optical inspection二光检查

主要是针对wafer saw之后在显微镜下进行wafer的外观检查，是否有出现废品。

fol– die attach 芯片粘接

芯片拾取过程：

1、ejector pin从wafer下方的mylar顶起芯片，使之便于 脱离蓝膜;

2、collect/pick up head从上方吸起芯片，完成从wafer 到l/f的运输过程;

3、collect以一定的力将芯片bond在点有银浆的l/f 的pad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;

fol– epoxy cure 银浆固化

银浆固化：

175°c，1个小时; n2环境，防止氧化：

die attach质量检查：

die shear(芯片剪切力)

fol– wire bonding 引线焊接

利用高纯度的金线(au) 、铜线(cu)或铝线(al)把 pad 和 lead通过焊接的方法连接起来。pad是芯片上电路的外接 点，lead是 lead frame上的 连接点。

w/b是封装工艺中最为关键的一部工艺。

fol– 3rd optical inspection三光检查

eol– end of line后段工艺

eol– molding(注塑)

eol– laser mark(激光打字)

在产品(package)的正面或者背面激光刻字。内容有：产品名称，生产日期，生产批次等;

eol– post?mold cure(模后固化)

用于molding后塑封料的固化，保护ic内部结构，消除内部应力。cure temp：175 /-5°c;cure time：8hrs

eol– de-flash(去溢料)

目的：de-flash的目的在于去除molding后在管体周围lead之间 多余的溢料; 方法：弱酸浸泡，高压水冲洗;

eol– plating(电镀)

利用金属和化学的方法，在leadframe的表面 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pcb板上容易焊接及 提高导电性。

电镀一般有两种类型：

pb-free：无铅电镀，采用的是>99.95%的高纯 度的锡(tin)，为目前普遍采用的技术，符合 rohs的要求;

tin-lead：铅锡合金。tin占85%，lead占 15%，由于不符合?rohs，目前基本被淘汰;

eol– post annealing bake(电镀退火)

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 消除电镀层潜在的晶须生长(whisker growth)的问题; 条件：150 /-5c; 2hrs;

eol– trim&form(切筋成型)

trim：将一条片的lead frame切割成单独的unit(ic)的过程; form：对trim后的ic产品进行引脚成型，达到工艺需要求的形状， 并放置进tube或者tray盘中;

eol– final visual inspection(第四道光检)

在低倍放大镜下，对产品外观进行检查。主要针对eol工艺可能产生的废品：例如molding缺陷，电镀缺陷和trim/form缺陷等;

单玉来，李云芝

(汉高华威电子有限公司，江苏连云港222006)

摘要：简要介绍了环氧塑封料可靠性、流动性、内应力等性能及影响因素；对环氧塑封料与铜框架失效机理进行了分析，包括试验方法等内容，并对封装器件中产生的气孔、油斑问题，从环氧塑封料性能改进方面作了分析，这些都是为了保证最后成品的质量和可靠性，另外对其他器件封装缺陷也作了简要叙述

环氧塑封料是一种微电子封装材料，它主要应用于半导体芯片的封装保护。环氧封料以其

低成本、高生产效率以及合理的可靠性等特点，已经成为现代半导体封装最常见最重要的封装材料之一。它的发展是紧跟半导体技术以及半导体封装技术的发展而发展，同时环氧塑封料技术的发展促进了半导体技术和半导体封装技术的向前发展。电子封装是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。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。电子封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，使电路芯片免受周围环境的影响，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。在封装过程中，器件封装很容易由于多种原因而导致早期失效，这些缺陷产生的根源很多，可导致在塑封体各个部位产生?系列的失效模式和失效机理，有些缺陷很自然的归类于热机性能造成的，而其他的缺陷通常和一些特殊的制程有关系，以下主要从环氧塑封料的性能方面讨论与器件封装缺陷的关系。

1环氧塑封料性能分析

1．1环氧塑封料的可靠性分析

影响环氧塑封料可靠性的因素很多，有一致性问题

芯片封装是指芯片在框架或基板上布局、粘贴固定和连接，经过接线端后用塑封固定，形成立体结构的工艺。下面就带大家来了解一下芯片封装。

什么是芯片

想要了解芯片封装测试，首先应该了解芯片，芯片其实是半导体元件产品的统称，很多时候我们把集成电路：integrated circuit和芯片：chip混淆在一起。但严格意义上，芯片并不能完全等于集成电路，芯片更恰当地说，它是集成电路的载体。

说简单点，就是半导体是组成集成电路和芯片的基本组成材料，而芯片是集成电路的最终载体，是集成电路经过设计、制造、封装、测试等后的独立成熟产品。

封测的作用

1、保护 半导体芯片的生产车间都是有非常严格的生产条件把控，比如恒定的温度、恒定的湿度、严格的空气尘埃颗粒度控制，以及严格的静电一系列保护措施。芯片制造只有在这种情况下才能够不失效。但我们平常生活的环境最低温度可达到-40°c、高温可能会有60°c、湿度可能达到100%。另外，空气中可能还会有各种灰尘，静电等侵扰脆弱的芯片。这种情况下就要封测来更好的保护芯片。

2、支撑 支撑有两个作用，第一个作用是为了支撑芯片，将芯片固定好方便电路的连接。第二个作用是在封测完成之后，形成一定的外形以支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。

3、连接 连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连通。引脚用于和外界电路连通，金线则将引脚和芯片的电路连接起来。载片台用于承载芯片，环氧树脂粘合剂用于将芯片粘贴在载片台上，引脚用于支撑整个器件，而塑封体则起到固定及保护作用。

4、散热 由于半导体在工作的时候会产生一定的热量，热量一旦达到一定程度就会影响芯片工作，因此一定要增强散热。事实上，封装体的各种材料本身就会带走一些热量。对于很多发热量大的芯片，不仅能够通过封测材料进行降温，也可以通过额外安装芯片来达到一定的散热。

5、可靠性 封装工艺中有一个非常重要的衡量指标就是封装一定要有一定的可靠性。芯片的生存寿命和封装材料和工艺都有很大的关系。这是因为芯片一旦离开特定的环境后就会损毁。

芯片封测的主要工艺流程：

一、前段 ● 晶圆减薄（wafer grinding）：刚出场的晶圆（wafer）进行背面减薄，达到封装需要的厚度。在背面磨片时，要在正面粘贴胶带来保护电路区域。研磨之后，去除胶带。 ● 晶圆切割（wafer saw）：将晶圆粘贴在蓝膜上，再将晶圆切割成一个个独立的dice，再对dice进行清洗。 ● 光检查：检查是否出现残次品 ● 芯片贴装（die attach）：芯片贴装，银浆固化（防止氧化），引线焊接。

二、后段 ● 注塑：防止外部冲击，用emc（塑封料）把产品封测起来，同时加热硬化。 ● 激光打字：在产品上刻上相应的内容。例如：生产日期、批次等等。 ● 高温固化：保护ic内部结构，消除内部应力。 ● 去溢料：修剪边角。 ● 电镀：提高导电性能，增强可焊接性。 ● 切片成型检查残次品。

封装技术不同的话，工艺流程就会有一定的差异。并且在封装完成后也需要进行检测，只有通过ft 测试的产品才能对外出货。