半导体封装工艺.pdf

半导体制造工艺
Zhang.
2008.6.4 Tel: 62213
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半导体发展史
1. 60年前，第一只晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入
了飞速发展的电子时代。

2. 50年前，第一块集成电路在TI公司诞生，从此我们进入了
微电子时代。

3. 40年前，仙童公司出走的“8叛逆”中的诺依斯、摩尔和葛
罗夫创立了Intel公司，来自仙童公司的另一位员工
C.Sporck 则创立了AMD。

他们的创业引发了自硅谷席卷全
球的高科技创业热潮！
4. 30年前（1978年2月16日），芝加哥的Ward Christiansen
和Randy Seuss开发出第一个计算机的公告牌系统，成为普
及Internet的启明星，人类从此进入互联网时代。

5. 现在，3G、移动视频、GPS、高清电视、RFID… 数不清的
高科技梦想要实现，所依靠的都是半导体技术的发展！
“世界上没有哪一个工业，像半导体产业一样充满创新和变革。

”
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半导体制造过程分类
− 前段（Front End）制程
晶圆处理制程（Wafer Fabrication；简称 Wafer Fab）、
晶圆针测制程（Wafer Probe）；
− 后段（Back End）
封装（Packaging）、
测试制程（Final Test）
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晶圆制造过程−晶棒成长
−晶棒裁切与检测
−外径研磨
−切片
−圆边
−表层研磨
−蚀刻
−抛光
−清洗
−检验
−包装
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封装测试过程
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半导体器件封装概述
1. 半导体组装技术(Assembly technology)的提高主要体现在它的封装
型式(Package)不断发展。

2. 通常所指的组装(Assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将
半导体芯片(Chip)和框架(Leadframe)或基板(Sulbstrate)或塑料薄片(Film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺技术。

3. 从三极管时代的插入式封装以及20世纪80年代的表面贴装式封装，发
展到现在的模块封装，系统封装等等。

4. 驱动半导体封装形式不断发展的动力是其价格和性能。

低价格要求在
原有的基础上降低成本，这样材料用得越少越好，一次性产出越大越好。

高性能要求产品寿命长，能耐高低温及高湿度等恶劣环境。

半导体生产厂家时时刻刻都想方设法降低成本和提高性能。

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封装的作用
1. 封装(Package)对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。

封装
也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用。

封装的主要作用有：
2. (1)物理保护。

因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对
芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，保护芯片表面以及连接引线等；同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力，从而可防止芯片损坏失效。

3. (2)电气连接。

封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引
线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。

4.
5. (3)标准规格化。

规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量
、间距、长度等有标准规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相配合，相关的生产线及生产设备都具有通用性。

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封装的分类
半导体(包括集成电路和分立器件)其芯片的封装已经历了好几代的变迁，从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到MCP再到SIP，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。

封装(Package)可谓种类繁多，而且每一种封装都有其独特的地方，即它的优点和不足之处，当然其所用的封装材料、封装设备、封装技术根据其需要而有所不同。

根据材料分类
根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装、金属一陶瓷封装和塑料封装。

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封装的分类
根据外形、尺寸、结构分类
按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装。

DIP CSP
BGA
PGA
QFN
ZIP MCM
SOP
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什么是半导体封装测试?
如从封装测试的定义概念来讲,应该说:半导体的生产首先是芯 片的生产,如二极管,三极管,集成电路,都是先芯片的生产,然后是为 了加装引脚连接,为了保护脆弱芯片的机械强度而进行的包封,这个 工艺过程叫封装,然后为了剔除不合格品而进行按标准的各种测量 和筛选,这个工艺过程叫测试.如下图:
客户 需求
芯片 设计
持续下单
芯片 生产
包装 出货
制造分部生产车间
成品 测试
芯片 封装
晶圆IQC
晶圆盒晶圆
晶圆检查测量仪器
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晶圆测试
晶圆测试系统
晶圆
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研磨
研磨目的:将晶圆研磨到符合封裝形式及客戶要求的厚度. 作业流程:
待磨片晶圆
正面贴胶膜
贴胶膜机将胶膜贴在晶
已完成贴胶膜
圆的正面上,再依照晶
圆尺寸将胶膜切割下來.
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已完成贴胶膜
研磨机作业未
磨
片已磨片
将晶圆背面(非作用區)
以磨砂轮粗/細磨兩道
程序,研磨至所需厚度.
已完成研磨的晶圓
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贴膜
划片
划片目的:将贴片后的晶圓，用划片机将晶圆中相连的晶粒切割分开,使其成为单独的晶粒。

作业流程:
貼片完成晶圓
貼片机作业
将铁圈,晶圓放置于贴
膜机上后把胶膜贴在
晶圆的背面上
完成撕胶膜晶圓
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貼片完成晶圓
划片机作业
划片机
划片完成晶圓用划片机将贴片完成后的晶
圓,以划片刀将晶粒切割分开.
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粘片
粘片目的:从划片后的晶圆中把单独的晶粒取放在引线框
架上,并将其与银桨和引线框架做粘合的动作。

物料和辅助工具:
顶针
银胶
吸嘴
划片后晶圆
引线框架
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未粘片框架粘片机作业
划片后晶圆放在粘片机上, 将引线框架点上银桨后与晶粒做粘合. 完成粘片的框架
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焊线
焊线目的:利用金线/铜线/铝线连接晶片与引线框架的焊垫，使其连接.
(焊线是影响IC封装制程良率最重要的工序)
物料和辅助工具:
焊嘴
金线
未焊线框架
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完成粘片和烘烤
焊线机作业焊线机
焊线完成品
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模压
模压目的:将完成焊线制程的IC放入模具中，以冲压的
方式将热固型树脂填入模具中以保护IC。

(模压是后段制程的关键工序)
物料和辅助工具:
模具作业树脂清模树脂脱模树脂
焊线完成品
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待模压物料模压机作业模压完成品
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后固化
后固化目的: 脱模后，再经过烘烤 2~6 小時使胶体
充分硬化，增加胶体的強度以保护IC 。

设备:
烤箱
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去溢料
去溢料目的:经过药水的软化后,采用高压水喷淋的
方式将模封后残留在塑封体及脚仔边
缘的溢料去除干净. 在脚仔出的溢料物料和辅助工具: 软化药水等
去溢料设备
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电镀
电镀目的: 保护露在胶体外部的引线框架免于被氧化，并提供良
好的PCB板焊接之界面,以及良好的导电性与外观。

药水:A.电解去胶槽药水
B.铜化研槽药水
C.預浸槽药水
电镀机器
D.电镀槽药水
E.中和槽药水
F.剥离槽药水
G.重工剥离槽药水
电镀前引线框架
电镀后引线框架
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烘干
烘干目的：防止锡须生长,造成引脚间短路.使镀层更加均匀. 设备:烤箱
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切筋(DFNP2x5)
切筋目的：将整片引线框架切断成为单个IC。

材料和模具:
完成电镀框架模具
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未成型材料
切筋机作业
切筋机
切筋完成品
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切割(DFNWB2x2) 切割目的：将整片引线框架切割成为单个IC。

材料和刀具:
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未成型材料
切割机作业切割机切割完成品
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成品测试打标
成品测试目的: 对产品进行电性测试及外观检测，以判定材料是否符合规格及要求，并对测试完成的材料加以分类和良品
的封带，不良品则集中于不良品盒內。

成品打标目的:根据客户的要求利用激光在胶体表面印字，使得产品便于识别区分。

材料:
待测试打标产品
包装材料
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未测试打标材料
测试打标
机作业
测试打标完成品
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产品包装
包装目的: 把最终完好的产品装入防静电袋内,并进行抽真空处理, 然后依照规定贴上相应的标签,最后把包装好的产品放
进纸箱内,入仓,发货给客户.
材料:
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The End
谢谢!
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