深度解析Wafer晶圆半导体工艺（2023精华版）

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关键词：发布时间：2023-05-09

芯片封装的目的（The purpose of chip packaging）:

芯片上的IC管芯被切割以进行管芯间连接，通过引线键合连接外部引脚，然后进行成型，以保护电子封装器件免受环境污染（水分、温度、污染物等）；保护芯片免受机械冲击；提供结构支撑；提供电绝缘支撑保护。它可以更轻松地连接到PCB板上。

工艺流程（Process flow）:

晶圆研磨（Wafer Grinding）:

目的Purpose:

Make the wafer to suitable thickness for the package

将芯片制作成适合封装的厚度

Machine	Disco(DFG8540)
Material	UV Tape
Control	DI Wafer Resistivity
Control	Vacuum Pressure
Check	Wafer Roughness
	Wafer Warpage
	Wafer Thickness
	Visual Inspection

放入晶圆 Wafer Mount:

目的Purpose:

Combine the wafer with Dicing tape onto the frame for die sawing

将晶圆片与切割带装在框架上进行模切

锯晶圆 Wafer Saw:

目的Purpose:

Make the wafer to unit can pick up by die bonder

使晶圆片单元能被粘片机拾取（吸取）

Machine	Disco(DFD4360/DAD3350)
Material	Saw Blade
Control	DI Water Resistivity(+CO2)
Control	Sawing/Cleaning Parameter
Check	Kerf Chipping Width
Check	Visual Inspection

BD和SD的流程区别 Process difference between BD and SD:

SDBG:

质量控制 Quality Control

上芯Die Attach:

目的Purpose:

Pick up the die and attach it on the lead frame by epoxy

吸取芯片，用环氧树脂将其附在引线框上

Machine	ESEC/ASM
Material	Epoxy/Leadframe
Control	Bonding Parameter
Control	Collect/Needle Height
Check	Epoxy Thickness/Die Tilt
	Bonding Position/Die Shear
	Visual Inspection

芯片连接方法 Die attach method：

Eutectic, Epoxy, soft solder, DAF

共晶，环氧，软钎料，DAF

粘着剂的工艺流程：

质量控制Quality Control：

空洞不良：焊料装片单个空洞面积大于3%芯片面积，累计空洞面积大于8%芯片面积Solder paste 装片单个空洞面积大于5%芯片面积，累计空洞面积大于10%芯片面积

环氧固化 Epoxy cure：

目的Purpose:

Solidify the epoxy after D/A 固化环氧树脂后D/A

固化烤炉箱Oven

烤箱内Inside

引线键合Wire Bonding：

目的 Purpose:

Use ultrasonic, force , temp, time to connect the bond pad with lead frame by gold/copper/Silver/Aluminium wire.

采用超声波、力、温度、时间等方法，将焊盘与引线框通过金/铜/银/铝导线连接。

球键合 Ball Bonding

焊线焊头动作步骤分解：

1• 焊头在打火高度( 复位位置 )

2• 焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度

3• 第一焊点接触阶段

4• 第一焊点焊接阶段

5• 完成第一点压焊后, 焊头上升到反向高度

6• 反向距离

7• 焊头上升到线弧高度位置

8• 搜索延迟

9• XYZ 移向第二压点搜索高度

10• 第二焊点接触阶段

11• 第二压点焊接阶段

12• 焊头在尾丝高度

13• 拉断尾丝

14•金球形成，开始下一个压焊过程

楔键合 Wedge Bonding

The difference between Ball Bonding and Wedge Bonding

球焊Ball Bonding和键合Wedge Bonding的区别

1、在一定温度下，在超声发生器作用下，通过焊能头使电能转变为机械振动，带动金球、铜球与铝层产生塑型形变，形成良好的牢度。(在形成球时需要用氢氮混合气体避免铜线氧化）

2、键合又叫锲形焊，是因为它的压点象锲形(三棱镜)。在常温下，铝丝通过换能头及劈刀的机械振动，与铝层粘合在一起。它的优点是不会产生化合物。

质量控制 Quality Control：

Wire Offset 0

Wire Offset 45

Wire Offset 55

Wire Offset 65

BSOB BALL

最佳BSOB效果

FAB过大，BASE参数过小

BASE参数过大

正常

BALL过大，STICH BASE参数过小

BALL过小，STICH BASE参数过大

正常

BSOB 2nd stich不良

好

不好

好

不好

球形不良：球径大小不良，＜2倍焊丝直径或＞4倍焊丝直径；特殊情况（压区尺寸小于常规情况）下，球径＜焊区单边边长的70%或＞焊区单边边长为不良；

球厚度不良:压扁变形,球厚度<30%焊线直径或球厚度>70%焊线直径为不良

二焊点不良：第二焊点根部有撕裂或隐裂现象

弧度不良：焊丝与芯片，引线框及其他焊丝的最短距离＜2倍焊丝直径

IMC Check

成型 Molding：

目的 Purpose:

Seal the product with EMC to prevent die, gold wire from being damaged, contaminated and oxygenic.

用电磁兼容性（EMC）对产品进行密封，以防止模具、金线被损坏、污染和氧化。

EMC为黑色块状，低温存储，使用前需先回温。其特性在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型

Machine	TOWA/ASM
Material	Compound
Control	Mold Temp; Clamp pressure
Control	Transfer pressure/time; Cure time
Check	Body Thickness/Wire Curvature
	Void/Delamination
	Visual Inspection