第三章 微电子封装流程.

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1、第三章第三章 微电子封装工艺流程微电子封装工艺流程 一、塑料封装工艺流程一、塑料封装工艺流程PBGA：TOP VIEWBOTTOM VIEW以以PBGA为例介绍一下封装制程为例介绍一下封装制程PBGA的详细制程的详细制程（Package process)贴片烘烤离子清除打线接合烘烤植球助焊剂清除晶圆植入晶圆切割晶片黏结封模烘烤印记单颗化包装及运送TapingWafer MountDie SawDie AttachMarkingCureMoldingWire BondPlasma CleaningCureCureBall MountFlux CleanSingulationPacking&Del

2、iverySingulationMoldingSolder Ball AttachPackaging ProcessSawingWire BondingDieDie AttachWaferWirePackingFinal TestSolder BallMolding CompoundWafer切割贴片打线&打金线塑模贴锡球单颗化 划片就是把已制有电路图形的集成电路圆片切割分离成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具有单个图形(单元功能单元功能)的芯片，常用的方法有金刚刀划片、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，也砂轮划片和激光

3、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；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。路制作的要求。1、划片、划片Wafer Sawing晶圆粘片晶圆切割Wafer MountDie Saw晶元切割前首先必须在晶元背面贴上胶带（Blue Tape),并固定在钢制的框架上，完成晶元粘片（Wafer Mount & tape Mount)

4、的动作,然后再送进晶元切割机上进行切割。 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膜互连线膜互连线Si芯片芯片Wafer Sawing割刀蓝色胶带DI water去离子水Blade Wafer Feeding DirectionSaw BladeWaferWafer Mount TapeWafer Sawing StageSpindle SpeedWaferTape SpeedWater NozzleWafer Wash/Dry Stage

5、绷片绷片：经划片后仍粘贴在塑料薄膜上的圆片，如需要分离成：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经分离的但仍与塑料薄膜保持粘连

6、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。机构。 分片分片：当需人工装片时，则需要进行手工分片，即把已经经：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

7、排列在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。芯片分居盘中备用。2、绷片和分片、绷片和分片 Die attach 3、基板的金属化布线、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、芯片装片 把集成电路芯片核接到外壳底座把集成电路芯片核接到外壳底座(如多层陶瓷封装如多层陶瓷封装)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

8、的工艺，称之为装片。由于装片内涵多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、芯种工序，所以从工艺角度习惯上又称为粘片、烧结、芯片键合和装架。根据目前各种封装结构和技术要求，装片键合和装架。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法和低熔点合金的焊接法等几种，可根据产品的具体要求加以选择。求加以选择。 Die attach粘接剂粘接剂芯片芯片金属化布线金属化布线芯片芯片芯片芯片黏结方法：黏结方法： 1.共晶黏

9、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。原理原理：利用金-硅和金在3wt%金。363C时产生的共晶（Eutectic)反应特性进行IC晶 片的粘结固定。实现步骤：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425C，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。优化步骤：优化步骤：1. IC晶片

10、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。 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种涂胶的方法种涂胶的方法: 1.戳印（stamping) 2.网印（Screen Printing) 3.点胶（

11、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。优点：优点：无孔洞，优良的稳定性，低残余应力，低湿气含量缺点：缺点：粘结热处理过程中，冷却温度要谨慎控制以防结合破裂 胶中有机成分必须完全除去，否则有害封装时结构的稳定性和可靠度。高分子胶黏结法。高分子材料与铜引脚材料的热膨胀系数相近，是塑料封装的常用晶片粘结法3种涂胶的方法种涂胶的方法: 1.戳印（stamping) 2.网印（Screen Printing) 3.点胶（Syringe Transfer)高分子胶材料：环氧树脂（Epoxy)或聚亚硫胺步骤：放置IC晶片，加热完成粘结优点：优点：高分子胶中可