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半導體器(qi)件制作工(gong)(gong)藝分(fen)為(wei)前道(dao)和(he)(he)后道(dao)工(gong)(gong)序(xu)(xu),晶(jing)圓制造(zao)和(he)(he)測試(shi)被稱為(wei)前道(dao)(FrontEnd)工(gong)(gong)序(xu)(xu),而芯片(pian)的(de)封裝、測試(shi)及(ji)成(cheng)品入(ru)(ru)庫則被稱為(wei)后道(dao)(BackEnd)工(gong)(gong)序(xu)(xu),前道(dao)和(he)(he)后道(dao)一般在不同的(de)工(gong)(gong)廠分(fen)開處理。 前道(dao)工(gong)(gong)序(xu)(xu)是(shi)從(cong)整(zheng)塊硅(gui)圓片(pian)入(ru)(ru)手(shou)經多次重復(fu)的(de)制膜、氧(yang)化(hua)、擴散(san),包括照(zhao)相制版和(he)(he)光刻等(deng)(deng)工(gong)(gong)序(xu)(xu),制成(cheng)三(san)極管、集成(cheng)電路(lu)等(deng)(deng)半導體元件及(ji)電極等(deng)(deng),開發材(cai)料的(de)電子功能,以實現所要求的(de)元器(qi)件特性(xing)。 后道(dao)工(gong)(gong)序(xu)(xu)是(shi)從(cong)由硅(gui)圓片(pian)分(fen)切好的(de)一個一個的(de)芯片(pian)入(ru)(ru)手(shou),進(jin)行裝片(pian)、固(gu)定(ding)、鍵合聯接(jie)、塑料灌封、引出接(jie)線端子、按印檢查(cha)等(deng)(deng)工(gong)(gong)序(xu)(xu),完成(cheng)作為(wei)器(qi)件、部件的(de)封裝體,以確保元器(qi)件的(de)可(ke)靠(kao)性(xing),并便(bian)于與外(wai)電路(lu)聯接(jie)。
封裝的基本定義
傳統意義的芯片封裝一般指安放集成電路芯片所用的封裝殼體,它同時可包含將晶圓切片與不同類型的芯片管腳架及封裝材料形成不同外形的封裝體的過程。從物理層面看,它的基本作用為:為集成電路芯片提供穩定的安放環境,保護芯片不受外部惡劣條件(例如灰塵,水氣)的影響。從電性層面看,芯片封裝同時也是芯片與外界電路進行信息交互的鏈路,它需要在芯片與外界電路間建立低噪聲、低延遲的信號回路。
然(ran)(ran)而不(bu)論封(feng)(feng)裝(zhuang)技術如何(he)發(fa)展,歸根(gen)到(dao)底,芯(xin)片(pian)封(feng)(feng)裝(zhuang)技術都(dou)是采用某(mou)種連接方(fang)式把晶圓切片(pian)上的管(guan)腳與引線(xian)框架以及封(feng)(feng)裝(zhuang)殼或者封(feng)(feng)裝(zhuang)基板上的管(guan)腳相連構成芯(xin)片(pian)。而封(feng)(feng)裝(zhuang)的本質就是規(gui)避外界(jie)負面(mian)因素對芯(xin)片(pian)內部電(dian)路(lu)的影響,同(tong)時將芯(xin)片(pian)與外部電(dian)路(lu)連接,當然(ran)(ran)也(ye)同(tong)樣(yang)為了(le)使芯(xin)片(pian)易于使用和運輸。
半導體封裝的作用
(1)半導體封裝技術能夠保證半導體設備元件的正常工作,確保其預期功能的正常發揮;
(2)半導體封裝技術能夠保證半導體內部信息數據的正常存儲與讀取,且能夠以功能化模塊結構的形勢,實現數據存儲功能要求;
(3)半導體封裝技術能夠通過各功能塊之間的強強結合,構成半導體系統結構裝置,實現其整體功能;
(4)半導體封裝技術能夠便于人和機器設備之間的信息交互,能夠建立更加方便快捷且響應速度更快的人機界面;
(5)半導體封裝技(ji)術能夠進一步加強(qiang)半導體作為商品(pin)的附加價值,增強(qiang)其(qi)市場競爭力。
封裝工藝流程
半(ban)導體封裝(zhuang)工藝流程(cheng)所包括的工作內(nei)容較多,如圖所示,各流程(cheng)中的具體要求不同,但作業流程(cheng)間存在(zai)密切關系,還(huan)需在(zai)實(shi)踐階(jie)段詳細分析。
芯片切割
半導(dao)體(ti)封裝(zhuang)工藝中半導(dao)體(ti)封裝(zhuang)工藝芯片切割(ge),主(zhu)要是把硅片切成單個芯片,并第(di)一(yi)時間處理硅片上的(de)硅屑,避免對(dui)后續工作開展(zhan)及質量控制造成阻礙(ai)。
貼片工藝
貼片工(gong)藝主要考慮到硅片在磨片過程(cheng)避免其電(dian)路受損,選擇外貼一層保護膜的方式對其有效(xiao)處理,始終都強調(diao)著(zhu)電(dian)路完整(zheng)性。
焊接鍵合工藝
控制焊接(jie)鍵(jian)合工(gong)(gong)藝質量,會(hui)應用到不(bu)同類型(xing)的(de)金線(xian),并(bing)把芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)引線(xian)孔與框架襯墊上(shang)的(de)引腳充(chong)分連(lian)接(jie),保證芯(xin)片(pian)能與外部電路相連(lian),影響工(gong)(gong)藝整體性[1]。通常情(qing)況(kuang)下,會(hui)應用搭配摻雜金線(xian)、合金金線(xian)。
塑封工藝
塑封元件的主要線路是模塑,塑封工藝的質量控制,是為了對各元件進行相應的保護,尤其是在外力因素影響下,部分元件損壞程度不同,需在工藝質量控制階段就能對元件物理特性詳細分析。
當前(qian),在(zai)(zai)塑(su)封(feng)(feng)(feng)工(gong)藝(yi)(yi)處理階段會主要(yao)應(ying)用(yong)3種方式(shi),分別(bie)是(shi)陶瓷封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)、塑(su)料封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)、傳統(tong)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang),考慮全球(qiu)芯片(pian)生產要(yao)求(qiu),所有封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)類型(xing)的(de)(de)比例(li)控制也是(shi)一(yi)(yi)項極其重要(yao)的(de)(de)工(gong)作,在(zai)(zai)整個操(cao)作的(de)(de)過(guo)程中對(dui)人(ren)員(yuan)綜(zong)合能力提出較(jiao)高要(yao)求(qiu),把已經(jing)完工(gong)的(de)(de)芯片(pian)在(zai)(zai)環氧樹(shu)脂集合物(wu)的(de)(de)應(ying)用(yong)條件下(xia),與引線框架(jia)包封(feng)(feng)(feng)在(zai)(zai)一(yi)(yi)起,先對(dui)引線鍵合的(de)(de)芯片(pian)、引線框架(jia)預熱處理,然后放在(zai)(zai)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)模(mo)上(壓(ya)模(mo)機),啟動(dong)壓(ya)膜、關閉上下(xia)模(mo),使樹(shu)脂處于半融化(hua)狀(zhuang)態被擠(ji)到模(mo)當中,待(dai)其充(chong)分填充(chong)及硬化(hua)后可(ke)開(kai)模(mo)取出成品(pin)。在(zai)(zai)操(cao)作環節中需(xu)要(yao)注意的(de)(de)是(shi)突發(fa)性問(wen)題,如:封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)方式(shi)、尺(chi)寸差異等,建(jian)議在(zai)(zai)模(mo)具選(xuan)擇與使用(yong)階段均(jun)能嚴謹控制,不能單一(yi)(yi)化(hua)地(di)考慮模(mo)具專(zhuan)用(yong)設(she)備的(de)(de)價格,還需(xu)保證整個工(gong)藝(yi)(yi)質量與作業(ye)成效,其中就把控自動(dong)上料系統(tong),在(zai)(zai)實(shi)踐中做好(hao)質量控制工(gong)作,才能實(shi)現預期作業(ye)目標。
后固化工藝
待塑封工藝(yi)處(chu)理工作完成后(hou),還(huan)(huan)需對其進行后(hou)固化處(chu)理,重點(dian)考慮工藝(yi)周圍或管殼附近(jin)有多(duo)余材(cai)(cai)料,如:無關緊(jin)要的(de)連接材(cai)(cai)料,還(huan)(huan)需在(zai)此環(huan)節中(zhong)也(ye)需做好工藝(yi)質量控制,尤其是把管殼周圍多(duo)余的(de)材(cai)(cai)料必須去(qu)除,避免(mian)影響整體工藝(yi)質量及外觀(guan)效果。
測試工藝
待上述工藝流程均順利地完成后,還需對該工藝的整體質量做好測試工作,此環節中應用到先進的測試技術及配套設施,保證各項條件能滿足測試工作開展要求。同時,還能在測試過程中對各信息數據詳細記錄,核心要點是芯片是否正常工作,主要是根據芯片性能等級進行詳細分析。因測試設備采購價格較高,會在此方面產生較大的投資成本,為避免產生不利的影響,依然是把工作要點放在工序段工藝質控方面,主要包含外觀檢測、電氣性能測試兩部分。
例如:電(dian)氣(qi)性(xing)能(neng)測(ce)試(shi)(shi)(shi),主(zhu)要是(shi)對集成(cheng)電(dian)路進(jin)行測(ce)試(shi)(shi)(shi),會選擇自(zi)動測(ce)試(shi)(shi)(shi)設備(bei)開展單芯片(pian)(pian)測(ce)試(shi)(shi)(shi)工作,還(huan)能(neng)在測(ce)試(shi)(shi)(shi)的(de)過程中(zhong)把各(ge)集成(cheng)電(dian)路快速地(di)插入到(dao)測(ce)試(shi)(shi)(shi)儀所對應的(de)電(dian)氣(qi)連接小(xiao)孔(kong)中(zhong),各(ge)小(xiao)孔(kong)均(jun)有針,并(bing)有一定的(de)彈性(xing),與(yu)芯片(pian)(pian)的(de)管腳(jiao)充(chong)分(fen)接觸(chu),順利地(di)完(wan)成(cheng)了(le)電(dian)學測(ce)試(shi)(shi)(shi)工作。而外觀檢測(ce),是(shi)工作人員借助顯(xian)微鏡對各(ge)完(wan)成(cheng)封裝芯片(pian)(pian)詳細觀察,保證其外觀無(wu)瑕疵,也能(neng)確保半(ban)導體封裝工藝(yi)質量(liang)。
打標工藝
打標工藝是(shi)把已經完(wan)成測試的芯片傳輸到半成品(pin)倉庫中,完(wan)成最后(hou)的終加工,檢(jian)查工藝質(zhi)量,做好包裝及發貨工作。此(ci)工藝的流程包括三方面。
1)電鍍。待管腳成型后,要在其表面涂刷防腐材料,避免管腳出現氧化、腐蝕等現象。通常情況下,均會采用電鍍沉淀技術,是因為大部分的管腳在加工階段均會選擇錫材料,考慮此類材料自身的性質與特點,也需做好防腐、防蝕工作。
2)打彎(wan)。簡單是說,是把上述環(huan)節中處(chu)理(li)后的管(guan)腳(jiao)(jiao)進行成型操作,待鑄模成型后,能把集成電(dian)路的條帶置于(yu)管(guan)腳(jiao)(jiao)去邊成型工(gong)具中,主要(yao)是對(dui)管(guan)腳(jiao)(jiao)加工(gong)處(chu)理(li),控制管(guan)腳(jiao)(jiao)形(xing)狀(zhuang),一般(ban)為J型或L型,并在其表面(mian)貼片封裝,也(ye)關(guan)系工(gong)藝整體質量。
3)激(ji)光打印。主(zhu)要(yao)就是(shi)在已經(jing)成(cheng)型的產品印制圖案,是(shi)在前(qian)期設計階段就做好了(le)圖案設計工(gong)(gong)作,也相當于半(ban)導(dao)體(ti)封裝工(gong)(gong)藝的一(yi)種(zhong)特殊標志。
小結
在電子信息(xi)化(hua)產業(ye)進一步(bu)完善和市場發展過(guo)程中,半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)生產企業(ye)應(ying)盡(jin)可能地(di)提升其封(feng)(feng)裝工藝(yi),通過(guo)半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)內部封(feng)(feng)裝連接方式(shi)相互關(guan)系的總結(jie)與梳(shu)理以(yi)及(ji)(ji)半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)前端制造工藝(yi)對整個封(feng)(feng)裝技術應(ying)用(yong)的影響關(guan)系梳(shu)理,充(chong)分感知半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)封(feng)(feng)裝技術的現階段應(ying)用(yong)現狀及(ji)(ji)未(wei)來創新方向,為半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)封(feng)(feng)裝技術應(ying)用(yong)水平(ping)的快(kuai)速(su)提升打下扎實基礎。
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