[精选]封装测试工艺技术管理教育资料10944.pptx
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1、 封装测试工艺教育资料封装测试工艺教育资料封装测试工艺教育资料封装测试工艺教育资料1 封装形式封装形式封装形式封装形式IC PKG插入实装形插入实装形表面实装形表面实装形DIP:DIP、SHDSSIP、ZIPPGAFLAT PACK:SOP、QFP、CHIP CARRIER:SOJ、QFJ、LCC、TABBGA、CSPIC CARDCOB其他其他2 PGACSPTBGAPBGAQFPTSOPSOJDIPLOGICMEMORY外形尺寸减少外形尺寸减少腿数增加腿数增加封装形式的发展封装形式的发展封装形式的发展封装形式的发展3 SGNECSGNEC现有封装形式现有封装形式现有封装形式现有封装形式4
2、19941996199519971998199920004M SDRAM26pin SOJPitch:1.27Lead width:0.45Thickness:2.6020pin SOPPitch:1.27Lead width:0.40Thickness:2.6016M SDRAM42pin SOJPitch:1.27Lead width:0.45Thickness:2.6064M SDRAM54pin TSOPPitch:0.80Lead width:0.32Thickness:1.0044pin QFPPitch:0.80Lead width:0.40Thickness:2.70组装技术指
3、标组装技术指标:Pitch:1.270.80Thichness:2.601.00SGNECSGNEC组立发展历程组立发展历程组立发展历程组立发展历程7,8,9pin SSIPPitch:2.54Lead width:0.505 组立流程组立流程组立流程组立流程粘片粘片封入封入键合键合划片划片电镀电镀打印打印选别选别成形成形SSIP切筋切筋打印打印选别选别电镀电镀SOP切筋切筋打印打印成形成形选别选别LD电镀电镀TSOP成形成形分离分离切筋切筋电镀电镀成形成形选别选别打印打印QFPLD6 划片工艺划片工艺划片工艺划片工艺划片工序是将已扩散完了形成芯片单元的大圆片进行分割分离。划片工序是将已扩散完
4、了形成芯片单元的大圆片进行分割分离。从划片工艺上区分有:全切和半切两种从划片工艺上区分有:全切和半切两种全切:将大圆片划透。适用于比较大的芯片,是目前最流行的划全切:将大圆片划透。适用于比较大的芯片,是目前最流行的划 片工艺。片工艺。半切:在划片作业中,不将大圆片划透,留有半切:在划片作业中,不将大圆片划透,留有120um180um的余的余 量,适用于较小的芯片。量,适用于较小的芯片。从设备上区分有:金刚石划片刀划片,和激光划片两种。由于激从设备上区分有:金刚石划片刀划片,和激光划片两种。由于激 光划片设备昂贵,金刚石划片刀划片是目前较光划片设备昂贵,金刚石划片刀划片是目前较 为流行的。为流行
5、的。7 半切作业流程半切作业流程半切作业流程半切作业流程贴膜贴膜划片划片裂片裂片PMM大圆片大圆片划片刀划片刀大圆片大圆片圆环圆环膜膜大圆片大圆片芯片芯片压力辊压力辊断裂断裂将大圆片放置在膜上,将大圆片放置在膜上,以利于拿取、大圆片的以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。固定、及粘片作业。利用金刚石划片刀将大利用金刚石划片刀将大圆片划开。圆片划开。在芯片的背面移动压力辊,在芯片的背面移动压力辊,使芯片受力未划部分裂开。使芯片受力未划部分裂开。对已划片完了的制品进对已划片完了的制品进行外观检查,不良品进行外观检查,不良品进行墨水打点。行墨水打点。8 大圆片大圆片划片刀划片刀大圆片大圆片圆环圆环膜
6、膜大圆片大圆片UV灯灯芯片芯片全切作业流程全切作业流程全切作业流程全切作业流程贴膜贴膜划片划片UVPMM将大圆片放置在将大圆片放置在UV膜上,膜上,以利于拿取、大圆片的以利于拿取、大圆片的固定、及粘片作业。固定、及粘片作业。利用金刚石划片刀将大圆利用金刚石划片刀将大圆片划开。片划开。通过通过UV灯对灯对UV膜的作用,膜的作用,将将UV膜与芯片间的粘度降膜与芯片间的粘度降低,以利于芯片的取下。低,以利于芯片的取下。对已划片完了的制品进行对已划片完了的制品进行外观检查,不良品进行墨外观检查,不良品进行墨水打点。水打点。9 划片刀划片刀划片刀划片刀接合剂接合剂金刚石颗粒金刚石颗粒划片刀的选择划片刀的
7、选择根据制品划片槽的宽度、大根据制品划片槽的宽度、大圆片的厚度、划片槽的表面圆片的厚度、划片槽的表面状态选择不同的划片刀状态选择不同的划片刀划片刀参数:划片刀参数:刃长、刃宽、金刚石颗粒尺刃长、刃宽、金刚石颗粒尺寸、颗粒密度、接合剂种类寸、颗粒密度、接合剂种类刃宽刃宽刃长刃长龙骨龙骨10 划片外观检查划片外观检查划片外观检查划片外观检查划伤划伤缺损缺损崩齿崩齿粘污粘污划伤是由于芯片表面接触到异物如:镊子,造成芯片内部的划伤是由于芯片表面接触到异物如:镊子,造成芯片内部的Al布线受到损伤,布线受到损伤,造成短路或断路,而引起不良。造成短路或断路,而引起不良。缺损是由于芯片的边缘受到异物、或芯片之
8、间的撞击,造成芯片的边缘缺损,缺损是由于芯片的边缘受到异物、或芯片之间的撞击,造成芯片的边缘缺损,当缺损到达芯片内部时,就会破坏当缺损到达芯片内部时,就会破坏AL布线或活性区,引起不良。布线或活性区,引起不良。由于大圆片为由于大圆片为Si单晶体,在划片时就不可避免的形成崩齿,崩齿的大小与划片单晶体,在划片时就不可避免的形成崩齿,崩齿的大小与划片刀的种类有关,当崩齿很大时,就会成为缺损。刀的种类有关,当崩齿很大时,就会成为缺损。粘污就是异物附着在芯片表面,如:粘污就是异物附着在芯片表面,如:Si屑,会造成内部短路,或可靠性受到影屑,会造成内部短路,或可靠性受到影响。响。扩散扩散在扩散工序产生的不
9、良,如:图形不完整、在扩散工序产生的不良,如:图形不完整、P/W针迹异常等不良,也要在针迹异常等不良,也要在PMM工序予以去除。工序予以去除。11 1.划片刀型号:崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。划片刀型号:崩齿、划伤、裂纹、划片刀本身的寿命。2.划片刀转速:崩齿、缺损。划片刀转速:崩齿、缺损。3.划片速度:划片轨迹、崩齿、缺损。划片速度:划片轨迹、崩齿、缺损。4.划片方式:划片方式有向上、向下两种模式,对芯片表面及背划片方式:划片方式有向上、向下两种模式,对芯片表面及背 面的崩齿(缺损)情况有影响。面的崩齿(缺损)情况有影响。5.划片刀高度:芯片背面划片刀高度:芯片背面Si屑的发生、背面
10、崩齿的情况有影响。屑的发生、背面崩齿的情况有影响。6.纯水流量:芯片表面纯水流量:芯片表面Si屑粘污的发生情况有影响。屑粘污的发生情况有影响。划片参数划片参数划片参数划片参数12 粘片工艺粘片工艺粘片工艺粘片工艺粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。粘片就是将芯片固定在某一载体上的过程。共晶合金法:芯片背面和载体之间在高温及压力的作用下形成共晶共晶合金法:芯片背面和载体之间在高温及压力的作用下形成共晶 合金,实现连接及固定的方法。合金,实现连接及固定的方法。树脂粘接:芯片背面及载体之间,通过含有大量树脂粘接:芯片背面及载体之间,通过含有大量Ag颗粒的环氧树脂颗粒的环氧树脂 作为粘着剂,而达到固
11、定的作用方法。作为粘着剂,而达到固定的作用方法。胶带粘接:芯片表面与载体之间通过胶带的粘接,达到固定的作业胶带粘接:芯片表面与载体之间通过胶带的粘接,达到固定的作业 方法。方法。粘片的要求:一定的机械强度粘片的要求:一定的机械强度 良好的欧姆接触(共晶、银浆)良好的欧姆接触(共晶、银浆)良好的散热性能良好的散热性能 稳定的化学性能稳定的化学性能 13 粘片工艺的比较粘片工艺的比较粘片工艺的比较粘片工艺的比较工艺工艺银浆粘片银浆粘片共晶粘片共晶粘片胶带粘片胶带粘片优点优点速度快速度快成本低成本低温度低温度低适合大生产适合大生产良好的欧姆、热阻良好的欧姆、热阻接触接触机械强度高机械强度高封装尺寸小
12、封装尺寸小缺点缺点欧姆、热阻大欧姆、热阻大速度慢速度慢成本高成本高温度高,需温度高,需N2保护保护速度慢速度慢成本高成本高温度高温度高键合工序易发生键合工序易发生不良不良14 共晶合金法示意图共晶合金法示意图共晶合金法示意图共晶合金法示意图芯片芯片Au或其他合金材或其他合金材L/F小岛小岛首先在首先在L/F小岛上放置小岛上放置Au或其或其他合金片,(或预先在小岛表他合金片,(或预先在小岛表面、大圆片背面金型烝金处理。面、大圆片背面金型烝金处理。然后在其上面放置芯片,在高然后在其上面放置芯片,在高温及压力的作业下,形成共晶,温及压力的作业下,形成共晶,达到芯片固着的目的。达到芯片固着的目的。15
13、 银浆粘片示意图银浆粘片示意图银浆粘片示意图银浆粘片示意图滴银浆滴银浆放置芯片放置芯片银浆瓶银浆瓶滴嘴滴嘴小岛小岛芯片芯片16 胶带粘片与传统粘片的比较胶带粘片与传统粘片的比较胶带粘片与传统粘片的比较胶带粘片与传统粘片的比较芯片芯片银浆银浆小岛小岛引线腿引线腿胶带胶带金线金线17 Chip stage吸嘴吸嘴VCCUV膜膜芯片芯片引现框架引现框架大圆片大圆片提取提取放到芯片台放到芯片台粘接粘接压着头压着头胶带粘片示意图胶带粘片示意图胶带粘片示意图胶带粘片示意图18 芯片的提取芯片的提取芯片的提取芯片的提取芯片芯片顶起装置顶起装置顶针顶针膜膜吸吸嘴嘴VCC 膜膜顶起装置顶起装置顶针顶针吸嘴吸嘴芯
14、片芯片VCC表面吸着型吸嘴提取示意图表面吸着型吸嘴提取示意图优点:适应品种多优点:适应品种多 不会造成芯不会造成芯 片缺损片缺损缺点:芯片表面粘缺点:芯片表面粘 污、划伤易污、划伤易 发生,发生,需定期更换需定期更换19 角锤型吸嘴提取示意图角锤型吸嘴提取示意图膜膜吸吸嘴嘴芯片芯片顶起装置顶起装置芯片的提取芯片的提取芯片的提取芯片的提取优点:提取位置稳定优点:提取位置稳定 避免芯片表面粘污避免芯片表面粘污 使用寿命长使用寿命长缺点:芯片尺寸与吸嘴必缺点:芯片尺寸与吸嘴必 须一一对应须一一对应 易发生芯片缺损易发生芯片缺损20 粘片的工艺控制粘片的工艺控制粘片的工艺控制粘片的工艺控制.粘片位置(
15、粘片位置(X、Y、):稳定的粘片位置,使键合识别稳定。):稳定的粘片位置,使键合识别稳定。.银浆的饱满度:保证粘片的强度。银浆的饱满度:保证粘片的强度。.粘片的机械强度:芯片的固着强度。粘片的机械强度:芯片的固着强度。.芯片外观基准:粘污、划伤、缺损。芯片外观基准:粘污、划伤、缺损。.芯片的方向:必须与组装图一致。芯片的方向:必须与组装图一致。.密着性:芯片与胶带的接着强度。密着性:芯片与胶带的接着强度。21 键合工艺键合工艺键合工艺键合工艺键合工序就是将芯片和内引线通过金属细线(金丝、铝丝、铜丝键合工序就是将芯片和内引线通过金属细线(金丝、铝丝、铜丝等)连接起来,实现电气上的连接的过程。等)
16、连接起来,实现电气上的连接的过程。键合工艺的要求:键合工艺的要求:接合力强,接触电阻小。接合力强,接触电阻小。稳定的化学性。稳定的化学性。良好的导电性。良好的导电性。一定机械强度。一定机械强度。从键合工艺上区分:热压键合、热压超声键合、超声键合。从键合工艺上区分:热压键合、热压超声键合、超声键合。22 键合工艺的比较键合工艺的比较键合工艺的比较键合工艺的比较工艺工艺热压超声热压超声热压热压超声超声优点优点温度低(温度低(200)速度快速度快可控制线形状可控制线形状适用大生产适用大生产可控制线形状可控制线形状对键合点要求不对键合点要求不高高温度低(常温)温度低(常温)速度快速度快缺点缺点适用于金
17、丝(成适用于金丝(成本高)本高)适用金丝,适用金丝,速度慢速度慢键合温度高键合温度高(350)不可控制线形状不可控制线形状适用适用Al丝丝23 键合工艺原理键合工艺原理键合工艺原理键合工艺原理Au球球Al键合点键合点氧化层氧化层金球到达键合点后在热、压力、及超声波的作用下,破坏金球到达键合点后在热、压力、及超声波的作用下,破坏Al电极的电极的表面氧化层,接触到表面氧化层,接触到Al的新生面,达到接着的目的。的新生面,达到接着的目的。24 热压超声键合示意图热压超声键合示意图热压超声键合示意图热压超声键合示意图向向PAD点点移动移动接触接触PAD后,热、后,热、压力、超压力、超声发生作声发生作用
18、用劈刀上升劈刀上升 引线形状控引线形状控制制接触接触lead后,热、后,热、压力、超压力、超声发生作声发生作用用劈刀向上劈刀向上运动,夹运动,夹子闭合,子闭合,拉断金线拉断金线放电形成放电形成金球金球夹子夹子金线金线PAD劈刀劈刀LEAD放电杆放电杆25 5NHigh frequency induction furnace,Electric furnace99.999%AuDopantIngot MakingPress RollSingle Die DrawingHeavy DrawingIntermediate AnnealingFine DrawingFinal AnnealingRewi
19、nding100%QAO金线的制造示意图金线的制造示意图金线的制造示意图金线的制造示意图26 middle loophigh loopTemperature/Croom300 480 1063(melting point)Fig.temperature distribution during free air ball forming by EFO spark金线高度与金线的关系金线高度与金线的关系金线高度与金线的关系金线高度与金线的关系27 劈刀劈刀劈刀劈刀劈刀参数:劈刀参数:H:孔径,与金线直径相关:孔径,与金线直径相关CD:劈刀腔尺寸,与金球压:劈刀腔尺寸,与金球压 着径有关着径有关FA
20、:端面角度,与:端面角度,与2nd强度强度 有关有关CA:腔体角度,与金球压着:腔体角度,与金球压着 径,压着强度有关径,压着强度有关OR:与:与2nd压着形状、压着压着形状、压着 强度有关。强度有关。28 Year of First Product Shipment Technology(nm)Chip Interconnect Pitch(um)Wire Bond-BallWire Bond-WedgeTABFlip Chip(Area Array)19971999200220052008201125018013010070507050454040406045403535355050505
21、050502501801301007050Fine Pitch Bonding键合的发展趋势键合的发展趋势键合的发展趋势键合的发展趋势29 Big diameter+Small BallBig diameter+Larger BallEstimatedAchievementSmall diameter+Large BallBig Pad AreaSmall Pad AreaSmall Pad AreaNormalFine Pitch Bonding小间距与初始球径小间距与初始球径小间距与初始球径小间距与初始球径30 Finer Pitch:Small&Consistent Pressed Ba
22、llLow Loop Capability Short Heat Affected ZoneHigh Neck Strength:Fine Grain StructureConventional wire for high loop&short loop spanLong Loop Capability High tensile strength&Soft Wire金线形状金线形状金线形状金线形状31 键合工艺控制键合工艺控制键合工艺控制键合工艺控制.金球压着径金球压着径.金球压着厚度金球压着厚度.金线高度金线高度.金线拉断强度金线拉断强度.金球剥离强度金球剥离强度.键合外观键合外观32 键合
23、主要不良项目键合主要不良项目键合主要不良项目键合主要不良项目ABCDEPADLEAD.A/B/C/D/E不良:金线分别在不良:金线分别在A、B、C、D、E点断开点断开.金线形状:金线间、金线与金线形状:金线间、金线与lead间,间,金线与芯片之间的距离。金线与芯片之间的距离。.键合布线:必须与组装图一致。键合布线:必须与组装图一致。.Lead形状:引线腿间,引线腿与金线形状:引线腿间,引线腿与金线 间的距离。间的距离。.Lead镀层:镀层剥落等镀层:镀层剥落等.Al触须:易造成芯片内部短路。触须:易造成芯片内部短路。.芯片外观。芯片外观。33 键合参数键合参数键合参数键合参数.温度:影响金球与
24、键合点的密着性、温度:影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度,即与点的接着强度,即与A/E 不良有关。不良有关。.压力:影响金球与键合点的密着性、压力:影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度,即与点的接着强度,即与A/E 不良有关。不良有关。.超声功率:影响金球与键合点的密着性、超声功率:影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度,即与点的接着强度,即与 A/E不良有关。不良有关。.时间:影响金球与键合点的密着性、时间:影响金球与键合点的密着性、2nd点的接着强度,即与点的接着强度,即与A/E 不良有关不良有关.弧度:控制金线的形状。弧度:控制金线的形状。.初期金球径:金球压着径
25、、金球厚度、金球的密着性。初期金球径:金球压着径、金球厚度、金球的密着性。34 封入工艺封入工艺封入工艺封入工艺封入就是将键合后的制品与外界隔离开来,实现物理及化学上封入就是将键合后的制品与外界隔离开来,实现物理及化学上的保护,在量产性、均一性、成本上考虑,传递模法是现在比的保护,在量产性、均一性、成本上考虑,传递模法是现在比较流行的工艺。也就是将树脂压入加热到一定温度的金型内的较流行的工艺。也就是将树脂压入加热到一定温度的金型内的方法。方法。封入的要求:电性能(绝缘性,介电性)良好封入的要求:电性能(绝缘性,介电性)良好 吸水率、透湿率低吸水率、透湿率低 密着性好密着性好 一定的机械强度一定
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