一文看懂：芯片IC的封装/测试流程
一文看懂：芯片IC的封装/测试流程
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
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;
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