半导体封装工艺简介
首先来看一下封装产品的基本结构:
晶片托盘:将芯片黏贴到托盘上,使之固定牢靠,之后才能进行打线;
框架内引脚:与芯片bond pad用金线相连接的部分,位于金属框架的内部;
框架外引脚:用来与PCB版焊接的部分,在金属框架外面;
金线:它是封装工艺的关键部分,连接了芯片bond pad和框架内引脚,使之形成电气连接;
树脂:即外面塑料状物质,有黑色和透明两种,将芯片用树脂材料包裹,按一定的模型定型后即形成了最终的封装外观,然后再讲金属框架原来互相连接的部分去掉,将溢出的胶去掉即可。
传统IC的封装流程:先通过划片刀,将芯片按设定好的划片槽划开,然后将单个芯片黏贴在金属框架的晶片托盘上,然后进行打线,之后用树脂材料浇筑成模,然后将多余的金属框架连接部分去掉,将外引脚弯曲成需要的形状。
我们再来看一下封装工艺的截面图,这几个部分也就是上面提到的部分用截面图绘制出来了。
我们从头来讲,先是芯片切割工艺:要完成切割,就需要将硅片黏贴在蓝膜上,并置于铁环之上,用以固定,之后再用芯片切割机切割。
我们来认识一下芯片切割机用的划片刀。
划片工艺的基本过程如下:贴膜,烘烤,划片,清洗
我们来认识一下划片机型号:下图给出了几种划片机的特点,其中按照主轴的单双分类,双轴划片机产能大的多,但要调试后速度,避免造成因为划片速度过快导致的应力。
划片前后对比
几种常见的划片异常现象:
划片完进入晶粒黏贴:
晶粒黏贴用到了顶出装置和夹取装置。
然后我们就开始进入到最关键的焊接部分,首先来看一下焊线
焊接时要用到陶瓷劈刀,陶瓷劈刀的结构见下图最左边,呈中空的管状,将金线铜中间穿过,然后金线在打火杆的作用下,高温烧球,这个烧出来的球,在陶瓷劈刀的压力和超声作用下在bond pad上形成第一焊点,另一个焊点是当焊线到达金属框架内引脚时,在劈刀下降凹内引脚时形成的焊接,并通过劈刀侧向划开金线,形成鱼尾状第二焊点。
具体的步骤见下面,中间有个金线轨迹的控制部分
焊线需要做如下测试才算合格:
焊接完成后要进入封胶步骤:
封胶的步骤如下:
封胶的简单示意图:先将打线好的框架置于封胶用的模具中,然后合模,注胶,固化,开模,去除飞边即可。
开模后的封装结构就完成了90%了,剩下的就是去除不需要的框架支撑部分和多余的溢胶,即去胶,去纬。
去胶,去纬:
去胶的步骤:
去纬的步骤
去除边框:
成型:即将引脚弯成需要的角度,便于配合PCB版的焊接和使用。
几种常见的外引脚形状:
到此,封装的基本过程就基本结束了,最后就是检查是否有异常,以及测试是否封装后芯片性能满足要求。