【博主簡(jiǎn)介】本人“愛(ài)在七夕時(shí)”，系一名半導(dǎo)體行業(yè)質(zhì)量管理從業(yè)者，旨在業(yè)余時(shí)間不定期的分享半導(dǎo)體行業(yè)中的：產(chǎn)品質(zhì)量、失效分析、可靠性分析和產(chǎn)品基礎(chǔ)應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。常言：真知不問(wèn)出處，所分享的內(nèi)容如有雷同或是不當(dāng)之處，還請(qǐng)大家海涵。當(dāng)前在各網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上均以此昵稱為ID跟大家一起交流學(xué)習(xí)！

半導(dǎo)體的典型封裝工藝流程包括芯片減薄、芯片切割、芯片貼裝、芯片互連、成型固化、去飛邊毛刺、切筋成型、上焊錫、打碼、外觀檢查、成品測(cè)試和包裝出庫(kù)，涵蓋了前段（FOL）、中段（EOL）、電鍍（plating）、后段（EOL）以及終測(cè)（final test）等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

而我們常說(shuō)的半導(dǎo)體封裝就是將通過(guò)測(cè)試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的這一過(guò)程。在這個(gè)封裝過(guò)程中，首先是來(lái)自晶圓前道工藝的晶圓通過(guò)劃片工藝后被切割為小的晶片（Die），然后將切割好的晶片用膠水貼裝到相應(yīng)的基板（引線框架）架的小島上，再利用超細(xì)的金屬（金錫銅鋁）導(dǎo)線或者導(dǎo)電性樹(shù)脂將晶片的接合焊盤(pán)（Bond Pad）連接到基板的相應(yīng)引腳（Lead）,并構(gòu)成所要求的電路；然后再對(duì)獨(dú)立的晶片用塑料外殼加以封裝保護(hù)，塑封之后還要進(jìn)行一系列操作，封裝完成后進(jìn)行成品測(cè)試，通常經(jīng)過(guò)入檢Incoming、測(cè)試Test和包裝Packing等工序，最后入庫(kù)出貨。

接下來(lái)，我要跟大家分享的就是半導(dǎo)體封裝工藝的過(guò)程。本人特意用了大量圖片和現(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)分享，希望大家能深刻領(lǐng)會(huì)到半導(dǎo)體封裝工藝的魅力。

一、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈情況

半導(dǎo)體鏈中的集成電路封裝

二、半導(dǎo)體封裝的層級(jí)

電子包裝體系—包裝層次結(jié)構(gòu)

三、集成電路封裝（IC Packaging）的目的

1、Mechanic Protection for Chip 保護(hù)晶片

2、Power & Singal Transportation 與外腳連接

3、Heat Dissipation 提供散熱

4、Assist Testing and Mounting 方便測(cè)試與上板

四、半導(dǎo)體封裝的功能與目的

1、提供電氣傳導(dǎo)路徑（包括金線、引線框架及銅導(dǎo)線),讓微細(xì)的集成電路彼此做連結(jié)

2、保護(hù)IC晶片不受外力的破壞

3、避免濕氣滲透到IC內(nèi)部

4、提供IC晶片散熱路徑

五、集成電路封裝的分類

1、IC構(gòu)裝種類依其上板方式之差異，則可區(qū)分為:

（1） PTH (Pin Through Hole) 封裝

（2）SMT ( Surface Mount Technology)封裝

2、若以外連接腳之幾何外觀作分類則有，直立腳、海鷗腳、J-Lead、球型腳與Leadless等五種。

3、單就IC外面之封裝材料而言， 又可分為陶瓷、 塑膠兩類主要封裝方式。

六、集成電路(IC)封裝的分類

SMT (Surface Mount Technology)

PTH (Pin Through Hole)

IC元件上板模式

七、集成電路封裝的發(fā)展趨勢(shì)

1、ASE Package Trajectory

2、Lead Frame Package

Lead frame package 是以金屬(導(dǎo)線架)為基板,并將晶片黏于導(dǎo)線架上進(jìn)而進(jìn)行引線鍵合,封膠及成型所完成的半導(dǎo)體封 裝 體 稱 為 Lead frame package。

3、P‐DIP封裝

4、QFP Package

5、SOP vs QFP

四方扁平封裝IC

6、Lead Frame 各部名稱介紹

7、Lead-frame Structure

目前塑膠封裝佔(zhàn)有九成以上之市場(chǎng)，塑膠構(gòu)裝方式之主要制程：

（1）封裝前晶圓處理 (Back Grinding & Wafer Mount)

（2）晶圓切割(Dicing)

（3）固晶(Die Bonding)

（4）引線鍵合(Wire Bonding)

（5）封膠(Molding)

（6）去膠去緯(Dejunk/Deflash)

（7）蓋印(Marking)

（8）電鍍(Plating)

（9）剪切成型(Trim/Form)

（10）檢測(cè)(Testing)

八、集成電路（IC）封裝的過(guò)程

1、封裝前晶圓處理

(Wafer Testing / Back Grinding /Back Grinding& Wafer Mount)

－ 晶圓在晶圓廠生產(chǎn)后厚度約在675μm左右,因考慮封裝的包裝產(chǎn)品厚度而必須加以研磨成540μm / 380μm / 280μm / 200μm或者不做研磨，依厚度之不同，亦可考慮一次或二次磨。

Wafer Grinding

Purpose: To reduce wafer thickness depending onthe package type the wafer will be built into.

2、晶圓切割(Die Saw)

晶圓切割的目的， 主要是要將晶圓上的每一顆晶粒加以完全(100%)切割分離，首先將晶圓貼片( Wafer Mount )送至晶圓切割機(jī)， 以圓形鉅切刀進(jìn)行切割，切割完成后一顆顆晶粒即井然有序地排列於晶圓藍(lán)膜上， 且經(jīng)由藍(lán)膜張力與框架之支撐，晶?？赏耆蛛x不致發(fā)生碰撞同時(shí)易于搬運(yùn)。

Wafer Saw

Purpose: To cut the wafer according to the die sizes.

3、固晶(Die Bonding)

固晶的目的，主要是要將上一站切割完成之晶粒置放于導(dǎo)線架上,並利用環(huán)氧樹(shù)脂(業(yè)界俗稱銀膠)或熱固共晶（ eutetic）接著(熱固式溫度大約在400℃ ~500℃ )等方式加以黏著固定于導(dǎo)線架之晶座(Die Pad)上。

Die Attach

Purpose: To attah the die to the lead frame ( pad) using epoxy.

Epoxy

（1）Component : Resin (liquid)

（2）Purpose : Attach dice on L/F pad

（3）Properties : Needs to store under - 40℃ and thaw for 30 minutes (min.) beforeusing.

（1）Die Bonder

（2）Die Pick-Up

（3）Die Pick & Attach

4、引線鍵合( Wire Bonding)

引線鍵合的目的,是要將晶粒上的訊號(hào)點(diǎn),以金屬線(通常微金線)連接到導(dǎo)線架的內(nèi)引腳，藉此將IC的訊號(hào)傳遞到外界， 焊線又分成金線 /鋁線 / 銅線，引線所用之金線直徑從25μm到50μm。

（1）Ball Bond (球焊)

（2）Wire bonding

Purpose: To connect the die and the leads using Goldwire.

（3）Gold Wire

1.Component : 99.99% gold

2 Diameter: 0.7 ~ 2.0 mil (Thinner than hair)

3.Function : To connect the die and the leads.

（4）Wire Bonding M/C

5、封膠(Moldiing)

封膠最主要是要將晶粒與外界隔離，以避免其上與外連接訊號(hào)之金線被破壞， 同時(shí)亦需具有防止?jié)駳膺M(jìn)入之功能，以避免產(chǎn)生腐蝕與訊號(hào)破壞。其過(guò)程是將完成焊線之導(dǎo)線架置放于治具框架上，並加以預(yù)熱，再將此框架放入壓模機(jī)之封裝模具，並將半熔融態(tài)之環(huán)氧樹(shù)脂注入模具中， 待冷卻硬化后即可取出。

（1）Moldiing

（2）Mold

Purpose: To encapsulate the wire bonded die to protect from moisture and physical damage.

（3）Molding Equipment

（4）Mold Compound

A：Component : Resin (solid)

B：Purpose : Encapsulate the die for protection against moisture and physical damage.

（5）Conventional Mold

（6）Conventional Mold

Unbalanced Flow (Christmas tree)

（7）Conventional Mold(Gang-Pot Mold)

Schematic of Single Chase

（8）Multi-Plunger Mold (Gang-Pot Mold)

Balance Flow

（9）Molding SAT Inspection

30C,60%RH,192hrs,IR*3 SAT result die surface delamination<10%

lead frame delamination <100%

LEVEL 3

6、去膠去緯(Dejunk/Deflash)

去膠去緯是將封膠后殘留在導(dǎo)線架上接腳與接腳間之溢膠連同腳間緯桿(Dam Bar)利用Punch之方式一起切除。而Deflash是要清除沾覆於接腳或連接杠表面之廢膠薄膜， 昔日有用人工刮除方式，毛刷輪機(jī)械刷除，噴砂去除或用高壓水(Water Jet)噴凈等。但隨著Molding與鑄模技術(shù)之提升Flash量趨少，從有存在亦漸薄化， 故有些過(guò)程將Deflash移至電鍍過(guò)程中，進(jìn)行強(qiáng)酸清洗過(guò)程時(shí)將膠膜軟化自然脫落。

De-junk / Trim

Purpose: Trim - to cut dam bar

De-junk – to remove side flash.

7、蓋印(Marking)

蓋印主要是要於封膠體的上表面或背面印制IC型式編號(hào)廣告牌， 蓋印方式分印漆（INK）、鐳射（ Laser），其中印漆式則考慮不會(huì)漏/ 漆，鐳射則需控制鐳射深度。

Bottom Mark (Ink/Laser)

Purpose: To mark molded units for tracing purposes of the device, lot no, date manufactured, etc.

8、電鍍(Plating)

為使IC元件成品容易上板(On Board)與配合表面接著技術(shù)(SMT)須與IC外接腳上鍍上一層錫鉛層電鍍。因考慮測(cè)試機(jī)刮錫的問(wèn)題，錫鉛比已從 80% 比 20% 改 為 85% 比 或 90%比10%，且因應(yīng)歐盟RoHS之實(shí)施，目前改善為Pb-free。

（1）Solder Plating

Purpose: To protect external leads from corrosi d on and to have good connection during board mount.

（2）Solder Plating Equipment

9、剪切成型(Trim/Form)

其主要目的是將導(dǎo)線架上封膠完成的IC體進(jìn)行外接腳長(zhǎng)剪切(Lead Length Triming)，彎腳成型(Bending)與分離(Singulation)等工作。沖切彎腳機(jī)依導(dǎo)線架是單條或多條（ matrix） 之設(shè)計(jì)方式而有不同的沖切方式（如Punch / roller Bend / cam Form），此站的品質(zhì)要求為不能有毛邊 / 沖切不對(duì)稱 /平面度管制。而其中平面度在QFP產(chǎn)品尤其重要，至于BGA則有沖切（ punch） 及切割（ saw）二種方式。

（1）Trimming & Forming

（2）Form / Singulation

Purpose: To form the shape of the lead (J-bend, gull wing) and detach each unit from the lead frame.

（3）Solid Forming:

Molding 完成后之導(dǎo)線架由 L/F Magazine(線架匣) 送入輸送流道偵測(cè)方向，衝切外角尖端連接邊，切外接腳長(zhǎng)度尺寸，再進(jìn)入下一站作彎腳成型，最終成型，後送入塑膠管盒。

（4）Swimming Cam Forming：

Molding 完成后之導(dǎo)線架由 L/F Magazine(線架匣) 送入輸送流道偵測(cè)方，衝切外角尖端連接邊，再進(jìn)行懸浮擺動(dòng)凸輪彎腳成型，切外接腳長(zhǎng)度尺寸，最終成型，后送入塑膠管盒。

10、測(cè)試(Testing/Inspection)

測(cè)試的目的主要是要確定經(jīng)過(guò)封裝完畢之晶粒是否功能正常與符合規(guī)格，檢測(cè)項(xiàng)目包括：Go / Nogo、外引腳平整性、共面性、引腳曲、電鍍層均勻度，膠體完整與蓋印清晰度等。

總結(jié)一下

在電子信息化產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步完善和市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中,半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡可能地提升其封裝工藝,通過(guò)半導(dǎo)體內(nèi)部封裝連接方式相互關(guān)系的總結(jié)與梳理以及半導(dǎo)體前端制造工藝對(duì)整個(gè)封裝技術(shù)應(yīng)用的影響關(guān)系梳理,充分感知半導(dǎo)體封裝技術(shù)的現(xiàn)階段應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)創(chuàng)新方向，為半導(dǎo)體封裝技術(shù)應(yīng)用水平的快速提升打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

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審核編輯 黃宇