Package--封装体: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 按照和PCB板连接方式分为:PTH封装和SMT封装 按照封装外型可分为:SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等; 按封装材料划分为: 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; 按与PCB板的连接方式划分为: 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; 按封装外型可分为: 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-leadPackage 四方无引脚扁平封装 SOIC—SmallOutline 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 GridArray Package 球栅阵列式封装 CSP—Chip ScalePackage 芯片尺寸级封装 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 FOL– 2nd OpticalInspection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: FOL– Epoxy Cure 银浆固化 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。 Capillary:陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个BondingTool,内部为空心,中间穿上金线,并分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊点; EFO:打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温,将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形,以便在Pad上形成第一焊点(Bond Ball); Bond Ball:第一焊点。指金线在Cap的作用下,在Pad上形成的焊接点,一般为一个球形; Wedge:第二焊点。指金线在Cap的作用下,在LeadFrame上形成的焊接点,一般为月牙形(或者鱼尾形); W/B四要素:压力(Force)、超声(USGPower)、时间(Time)、温度(Temperature); Wire Bond的质量控制: Wire Pull、Stitch Pull(金线颈部和尾部拉力) Ball Shear(金球推力) Wire Loop(金线弧高) Ball Thickness(金球厚度) Crater Test(弹坑测试) Intermetallic(金属间化合物测试) FOL– 3rd OpticalInspection三光检查 EOL– End of Line后段工艺 EOL-Molding注塑 为了防止外部环境的冲击,利用EMC把Wire Bonding完成后的产品封装起来的过程,并需要加热硬化。 EMC(塑封料)为黑色块状,低温存储,使用前需先回温。其特性为:在高温下先处于熔融状态,然后会逐渐硬化,最终成型。 Molding参数: Molding Temp:175~185°C;ClampPressure:3000~4000N; 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。 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; 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; 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; EOL– Final VisualInspection(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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