IC 封装技术

IC封裝製程簡介ICAssemblyProcessIntroduction IC的活動鏈 IC封裝之目的,演進及趨勢 封裝體外型簡介 封裝體構造 IC封裝流程 可靠度及信賴性測試簡介IC的活動鏈IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢封裝之目的 支撐產品實體 滿足電子產品的電性功能及訊號傳輸的要求 使產品得以散熱避免電路因熱受到損壞 保護電路避免受到環境破壞IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢封裝之演進封裝之趨勢-輕、薄、短、小IC封裝(電子構裝)之目的,演進及趨勢電子構裝之分級IC黏著於電路板之型態封裝體外型簡介-名詞釋意 DIP:DualInlinePackage ZIP:ZigzagInlinePackage SIP:SingleInlinePackage (M)SOP(N,W):(Mini)SmallOutlinePackage(Narrow,Wide) SSOP:ShrinkSmallOutlinePackage TSSOP:ThinShrinkSmallOutlinePackage PLCC/CLCC:Plastic/Ceramicleadlesschipcarrier SOJ:SmallOutlineJ-leadpackage TO:TransistorOutlinePackage SOT:SmallOutlineTransistor QFN:QuadFlatNo-lead DFN:DualFlatNo-lead QFP:QuadFlatPackage LQFP/TQFP:Low/ThinFlatQuadFlatPackage CSP:ChipSize(Scale)Package WLCSP:WaferLevelChipSize(Scale)Package BGA/PBA:Ball/PinGridArray TAB:TapeAutomatedBonding封裝體外型簡介四方扁平封裝(QFP)無引腳晶片載器(LCC)有引腳晶片塑膠載器(PLCC)雙排引腳封裝(DIP)薄小外形輪廓封裝(TSOP)單排引腳封裝(SIP)廠內封裝體SOT-23(1.45mm)3,5,6,8LTSOT-23(0.8mm)JSOT6,8LSOT-893,5LSOT-2233LSC-703L5LTO-2203L,5LTO-2633L,4L,5LTO-251TO-2523L,4L,5LTO-923L,M3L,M4LQFN(1.0mil)TQFN(0.8mil)DFN(1.0mil)TDFN(0.8mil)PunchSawKPAKDIPSOPMSOPSSOPTSSOPSOP-PSOPSSOPSOP-ExposedpadMini-SOPTSSOPLQFP(1.6mm)TQFP(1.2mm)BGAWLCSP封裝體構造晶片晶片托盤黏粒Epoxy外引腳銲線:二銲點導通線材:Au,Cu,Al熱固型環氧樹脂晶片保護層銲線:一銲點IC封裝流程WaferGrindingDieAttach(DA黏晶)EpoxyCuring(EC銀膠烘烤)WireBond(WB銲線)DieCoating(DC晶粒封膠)Plasma(Option)Molding(MD封膠)PostMoldCure(PMC封膠後烘烤)Dejunk/Trim(DT去膠去緯)WaferSaw(WS切割)SolderPlating(SP錫鉛電鍍)TopMark(TM正面印碼)Forming/Singulation(FS去框/成型)Scanning(Option)DryPackingShippingIC封裝流程:全製程接單下線進料檢驗晶圓切割異常處理 由PC或Sales接到客戶訂單,檢查相關物料後下製造命令 接獲客戶之晶圓(晶片)後做進料檢驗 將晶片研磨至適當厚度 將整片晶圓上的晶片切成具有完整功能的單一晶粒晶片研磨IC封裝流程:細部概要說明二目視黏粒銀膠烘烤 切割完後針對切割品質做目檢 烘烤基板內之水氣 將單一晶粒黏到導線架上 利用熱將黏晶粒之銀膠固化以固定晶粒基板烘烤銲線點膠(選項)三目視 清除面污染物 以金線將晶片上之線路連結到導線架上 使用保護膠將晶粒表面覆蓋,使其免於被外部應力或放射線破壞 抽檢上述製造過程所產生的缺點電漿清洗(選項)100%目檢壓模去膠緯(SMD)除膠膜 將產品之內部線路以環氧樹脂(黑膠)保護起來 去除膠體邊緣多餘的黑渣及環繞膠體邊圓的金屬線(緯線,Dambar) 去除溢出在導線架腳上的膠膜,以利導線架外部(外腳)的電鍍蓋印電鍍(植球)四目視-1 用油墨或雷射將產品品牌型號種類等相資料蓋或刻在膠體表面 將錫鉛電鍍於導線架外部(外腳)以保護其免於氧化及提供銲錫 檢查壓模到電鍍所有可能發生的缺點成型四目視-2品管驗收重工報廢報廢 將導線架外腳依銲接之需求做成不同的外型尺寸 檢查壓模到成型的所有缺點(主要為成型) 出貨前之品質抽驗 依客戶或產品需求包裝成所需樣式出貨包裝出貨IC封裝流程:晶圓進料檢驗(Waferincomeinspection) 目的:檢驗晶片來料品質,以判斷是否需做特殊製程及通知客戶 檢驗項目-文件,晶片數量,晶片刻號,MappingFile-缺點項目:1.CP缺點:探針痕跡過重、過大,刮傷,Ink不良…2.FAB問題:金屬橋接、斷裂,銲墊變色、未開窗…3.其他缺點:混料,破片,外物沾附… 工具:顯微鏡,Z軸顯微鏡,ContactAngle儀器 製程目的:將晶片從背面磨至適當厚度,以符合相關封裝體之需求. 研磨目的1.防止翹曲(Warpage)2.平衡上下模流,防止灌不滿或保護層剝離3.薄型封裝需求:DIP--不磨;PLCC,QFP--19mil;TSOP,TQFP--12milSOP—15mil設備:TapingMachine,Grinder,De-tapingMachine材料:膠帶Tape(fortapingandde-taping)置具:晶舟盒(Wafercassette)IC封裝流程:晶圓研磨(Wafergrinding)27mil12mil 晶圓研磨步驟 將晶片正面黏貼在膠帶上 以平面砂輪在晶片背面研磨至設定厚度 除去膠帶,並將晶片退入Cassette內WaferTapingWaferGrindingWaferde-taping 研磨膠帶(Grindingtape)1.目的:在研磨製程時作為保護功用2.種類:UVType和NonUVType(Bluetape)3.重要特性:a.厚度:100~250μmb.黏性:NonUVType:20~200gf/20mmUVType:350gf/20mm(before)3gf/20mm(afterUVirradiation)4.研磨膠帶選用之考量:a.晶圓Ink的厚度或晶圓長突塊之高度b.研磨之晶圓尺寸及研磨後之厚度c.低殘膠低污染GrindingtapeDe-tapingtypeTapingProcess 研磨機(Grinder)研磨機的外型研磨的行程-1研磨的行程-2 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.貼片前須確認Ink之大小及高度,避免凸塊效應造成研磨破片.2.貼片機之切割刀需有壽命控制,以避免膠絲殘留造成研磨破片.3.粗磨砂輪需須定時整治清理,以控制表面粗糙度.4.研磨機之清潔需特別注意,避免殘留矽渣在Chucktable表面造成研磨時破片.5.貼片及撕片時有靜電產生,注意ESD防護.6.晶圓貼片時需注意不得有氣泡殘留.IC封裝流程:晶圓貼片(Wafermount) 製程目的:將晶片藉膠帶固定在晶圓環(waferring)上,以利後製程(晶圓切割,黏晶)之操作. 設備:TapingMachine 材料:膠帶Tape(UVType和NonUVType)重要特性:a.厚度:80~150μmb.黏性:NonUVType:50~200gf/20mmUVType:150~1000gf/20mm(before)5~30gf/20mm(afterUVirradiation)c.擴張性:250~350μm(5mm)置具:晶舟盒(Wafercassette) 切割膠帶選用之考量1.晶片大小2.上片機之吸片強度3.良好之擴張性 製程目的:利用鑽石砂輪為將晶圓之上的晶粒(Die)切割分離. 設備:SawMachine 材料:切割刀(Blade) 置具:晶片彈匣(Wafercassette)IC封裝流程:晶圓切割(Wafersaw,diesaw,wafercut) 晶片切割步驟 將晶片背面連同鐵環(固定用)黏貼在膠帶上 以100度左右溫度烘烤十分鐘可稍增加黏度(Bluetape) 連同Cassette送入切割機中,設定位置座標,進行切割,並以DIWater沖洗殘屑及SpinDry 使用UVTape需用UV光源照射以降低黏性,便於將晶粒取下WaferMountBaking(Option)WaferSawUVRelease(Option) 切割刀(Blade)1.種類Type:ZandZHtype.2.組成:鑽石顆粒,結合劑,矽袋3.重要特性:a.鑽石顆粒大小:切割能力,刀片壽命,正崩情形b.鑽石的集中度(密度):刀片壽命,正崩c.結合劑種類:正崩,切割能力,刀片壽命4.切割刀選用之考量:產品種類,切割道寬度,晶片厚度(刀刃長度) 切割機(Sawmachine)Machinelay-out: 切割方式及結構-1: 切割方式及結構-2: 切割方式及結構-3: 切割道:1.切割刀中心線與實際切割中心線之偏差.2.切割道寬度,不含切割缺陷(chipping)3.實際切割道寬度4.切割道中心至晶粒邊緣之距離5.碎裂缺陷之深度(chippingsize) 切割站之異常: 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.SawBladeLifeTimeControl及破損偵測功能2.進刀速度,轉速及切穿次數--DieCrack3.使用DIWater,減少晶片表面銲墊污染4.DIWater中加入CO2以增高水阻值,降低ESDIssue5.清洗水壓控制,以避免清洗不完全或應力破壞6.清洗角度控制亦可減少矽粉殘留7.KerfWidthControl(Bladethickness,進刀深度,進刀速度,轉速) 製程目的:將晶粒(Chip/Dies)依照所需之位置置於導線架(LeadFrame)上並用膠（Epoxy）加以黏著固定。黏晶完成後之導線架則經由傳輸設備送至金屬匣(Magazine)內，以送至下一製程進行銲線。在此步驟中導線架提供了晶粒黏著的位置，並預設有可延伸晶粒電路的內、外引腳。導線架依不同設計可有一個或數個晶粒座 設備:Diebonder,ionizer 材料:基板或導線架(substrateorLeadframe),銀膠或絕緣膠(Epoxy) 工具:點膠頭(Dispenser),頂針(Needle),吸嘴(Pick-uptool) 置具:彈匣(Magazine)IC封裝流程:上片,黏晶,黏片(diebond,diemount,dieattach) 黏粒步驟 依BOM準備花架(基板)及銀膠 將已切割完畢之Wafer及Cassette放入DieBonder之進料區,並設定座標位置及讀入mapping資料 設備自動點適當膠量至DiePad上並吸取晶粒壓於其上做接合 烘烤以將Epoxy固化,連結基座晶粒MaterialPrepareWaferPrepareDieBondEpoxyCure 黏粒製程準備1.花架/基板準備:產品封裝型態,DiePad尺寸2.銀膠準備:回溫,震盪混合(離心脫泡),管制標簽3.GoodDie資料抓取a.InkDie-調整光學讀取燈光強度-一般取用未上Ink之GoodDie-常因燈光強度或Ink濃淡而有誤取或漏取b.Mapping-使用電子檔案儲存存於磁片中,或連線傳送-不因燈光或Ink而有誤差-會因各廠家而有不同之檔案格式而需轉檔 上片膠(Epoxy)組成:a.樹脂(Resin):會影響製程特性和化學反應性b.催化劑(Curingagents):催化劑與樹脂不同的組合會影響化學反應性，一般也稱為觸媒c.填充劑(Fillers):影響製程特性，比如黏性及流動性還會影響熱應力特性、熱傳導、機械強度和電傳導性d.稀釋劑(Diluent):在樹脂系統中可用來降低黏度的任何物質。e.加速劑(Accelerators):縮短烘烤時間及烘烤溫度 工具:1.點膠頭(Dispenser):依據不同晶粒大小做設計,使其在點膠後晶粒mount上後不會包氣,並於擴散過程中不至攀爬到晶粒表面-主要選用因子:口徑大小,外型配置形狀2.頂針(Needle):需依照不同的產品外型,特性,大小,膠帶的特性,去設計選擇頂針的外型,數量及配置位置-主要選用因子:針數,Radius3.吸嘴總成(Pick-uptool):依據不同晶粒大小做設計,選擇不同尺寸的吸嘴(Rubbertip)-主要選用因子:晶粒尺寸,材質 上片機(Diebonder)Machinelay-out:LeadframeinputWaferelevatorMagazineoutputbeltMagazineinputbeltMonitorDispensersystemIndexerWafertableKeyboardandmouseWaferinspectionPick-upsystemPost-bondinspectionMagazineelevator 上片製程:Dispenseandattach 上片製程:Ejectorandpick-up 上片站之異常:晶粒脫落,偏移膠量不足花架腳沾膠膠量過多晶粒正面沾膠 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.導線架或基板上料時之方向2.點膠頭的出膠方式設計,控制膠量3.吸嘴定期清理更換,以避免異物沾附刮傷4.膠量要控制,過多容易造成銀膠攀爬,污染晶粒表面;太少則附著不良或引起可靠性問題5.頂針選擇需注意針尖曲率,頂針數及受力位置6.頂針壓力及頂出高度不宜造成Tape貫穿—Crack7.燈光調整需準確8.黏粒位置需控制良好IC封裝流程:上片烘烤(Curing) 製程目的:利用溫度將接著劑固化(聚合),並使其與晶粒及導線架或基板表面結合,使其固著於基座上 設備:烤箱Oven 材料:氮氣(N2) 置具:彈匣(Magazine),彈匣托盤(Carrier)1.NormalCureEpoxya.固化時間長1~2小時b.兩段式固化溫度c.成本低2.SnapCureEpoxya.Cure時間短數十秒鐘~三分鐘b.成本高3.FastCureEpoxya.Cure時間短5~10Minutesb.成本高 上片烘烤製程種類: 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.氮氣流量2.迴風方式3.擺放產品數量4.擺放方向 烘烤異常事項1.溫度不足:晶粒脫落2.溫度過高:銀膠裂解,花架氧化3.脫層Delamination 製程目的:利用電漿之物理與化學雙特性有效去除leadframe,wafer,substrate…表面有機物,無機物,光阻殘留以提升產品之良率;藉由Ar轟擊表面達到表面活化加強表面附著的能力.-WB前使用:去除die及基材表面之污染物,藉以提升表面共晶強度.-Molding前使用:清洗晶粒及基材表面,使moldingcompound附著良好,減少脫層之發生. 設備:Plasmacleaner 材料:需做表面清潔的產品,相關之氣體 置具:Plasma專用彈匣(Magazine)IC封裝流程:濺擊清潔(Plasmaclean) 製程目的:依照線圖,利用熱及超音波,使用金(鋁/銅)線銲接於晶片上的銲墊及導線架或基板的銲墊上,連接內外部線路,使晶片得以與外界溝通 設備:Wirebonder 材料:金線,銅線或鋁線(鋁片) 工具:鋼嘴(capillary) 置具:彈匣(Magazine)IC封裝流程:銲線,打線(Wirebond) 銲線步驟 參照銲線圖設定銲線位置,並設定銲線參數檢驗Wirepull,Ballshear,BondPosition,LoopHeight,Ballsize銲線機依照設定之程式,連續生產Program&ParameterBuy-offWireBond 銲線的種類及模式1.銲線的種類Bondingmode:a.ThermocompressionProcess:temperature:>350°Cb.Thermoultrasonicprocess:temperature:150~250°Cc.Ultrasonicprocess:temperature:<150°C2.銲線的模式Bondingmethod:a.Ballbondingb.Wedgebonding Bondingwire如何選擇所需的線??-Loopheight-Bondpadopening-Demandofthetransmissionspeed-Producttype1.銅線a.接合方式:超音波併用熱壓著法.b.量產需求:銅於高溫中易生成氧化膜,在接線時1stbond接線尖端經放電燒結因高溫易氧化造成打不黏,為避免此現象必須於惰性氣體中作業,另產品接線完成至壓模完成也必須存於惰性氣體中避免銅線氧化.2.鋁線(Aluminumwire):用於高功率電晶體a.接合方式:超音波接合法(Wedge-Wedgebond).b.量產需求:因鋁之物理特性，使用Wedgebond，故在接線時必須有一定方向性，無法像圓球狀可作360°旋轉運動接線，生產速度受限制3.金線(Goldwire)a.接合方式:熱超音波接合法(Ball-Wedgebond).b.量產需求:金線經放電燒結形成圓球狀,於接線過程中其工作無方向性可作360°旋轉運動接線,生產速度較快適合大量生產4.金線的組成a.一般純金屬其強度弱、硬度低、熔點高、鑄造不易故使用範圍較窄,經由添加不同之其他元素使其特性較原金屬高,增加其使用範圍b.添加方式:-置換:取代金原子在晶格中原有位置-參雜:塞入金原子晶格的空隙中,變換晶格結構c.合金目的:-使晶格變細,粗細更一致-使其延展性更好-易於控制軟硬度-導電性、熱傳導性更好-熔點降低、焊接更容易-使溫度變化對晶粒成長造成影響最小4.金線的特性a.拉力強度(Breakingload):將金線拉斷時之最小力量，值越大越好，單位:gb.延展性(Elongation):將金線拉斷時之長度變化與原長度之比值,值越大越好EL(%)=(L2-L1)/L1*100%=ΔL/L1*100%L1:試驗前長度L2:試驗後拉斷長度ΔL=L2-L1c.再結晶區區段,熱效應區段(Heateffectzone):金線受放電加熱後,晶格會重組,其晶格大小及影響長度會受金線性質之影響而有不同,此特性會影響銲線之弧高及強度.d.熔斷電流:容許最大之電流值。其計算公式:If×L×tfσ×ω=ρωL[C(Tm-T0)+Hf]+tfhπdL(Tm-T0)Hπd=2πK(d/L)ω=πd/422If:熔斷電流(A)tf:熔斷時間(msec)ω:金線截面積L:接線長度(m)d:金線線徑(m)T0:20℃σ:導電度ρ:比重C:比熱Tm:融點Hf:融解熱K:熱傳導率5.金線的製造 BondingTool(鋼嘴)鋼嘴為銲線之重要工具,其表面直接接觸金球與導線架,主要工作為利用其外型達成共金之效果及本體做為超音波傳輸之路徑,同時因產品之需求而有不同外型及尺寸之差異,在材質上有陶瓷(Ceramic)及人造紅寶石(Ruby),同時也在材質上有不同以改善表面粗度及超音波傳輸的損失.Ball-WedgebondWedge-WedgebondRubycapillaryAvg.grainsize:1.5umAvg.grainsize:lessthan1um1.鋼嘴的選擇a.線徑Wirediameterb.鋁墊大小Bondpadsizec.鋁墊間距Bondpadpitchd.弧高Loopheighte.弧長Looplengthf.產品Productg.打線機Wirebonder2.鋼嘴的外型StandardcapillaryBottle-neckcapillary3.鋼嘴的諸元a.鋼嘴外徑之錐度Coneangle“CA”:-較大之CA因較為堅固，有較長之使用壽命。-目前常使用有20°及30°。b.鋼嘴尖部外徑Capillarytipdiameter“T”:-較大之T有較佳之銲接特性，壓著面積較大。-對於Finepitch需選用較小之T，但較容易造成打不黏現象。c.接觸角度Faceangle“FA”:-FA值愈小，鋼嘴與Lead接觸的平面及接觸力愈大，但愈容易造成折角斷裂，可以搭配較大之OR。-目前常使用有0°、4°、8°及11°。d.鋼嘴內徑Insideholediameter“H”:H的選用會考量線徑、打線機及作業環境等。e.鋼嘴外導角Outerradius“OR”:-OR愈小，在Wire壓著與未壓著連接處會較弱;一般而言，OR>Wirediameter。-對於FA=0°之鋼嘴，OR>Wirediameter之2~4倍。f.鋼嘴內孔之錐度Insidechamferangle“IDA”:-CDA值愈大,在Bonding時向下的分向力愈大,Bondforce傳送到金線的力量也愈大;有較佳之銲接品質-CDA值較小有利於Loop之成形，但較不利於Bond-對於finepitch、lowlooporlongloop選用圓角,以利Looping-目前常使用有90°及120°g.成型內徑Chamferdiameter“CD”:CD愈大,對Firstbond所形成之球愈大h.成型內徑之角度InnerChamferAngle“ICA”:-主要影響bonding的品質及燒球(F.A.B)的好壞-目前適應有60°及90°i.鋼嘴長度Capillarylength“L”j.錐形高度Bottle-neckheight“BNH”:-BNH目前常使用有8mil,10miland12milk.錐形角度Bottle-neckangle“BNA”:-BNH及BNA的選用,主要針對finepitch產品。-BNA目前常使用有10°4.鋼嘴外型對銲線的影響BondheadsystemIndexersystemKeyboardandtrackballPCbasedcontrollerWirespoolsystemVisionandbondermonitorInput/outputelevator 銲線機(Wirebonder)1.Machinelay-out:bonderBondingsystemControllersystemIndexersystemWirespoolsystemPRsystemXYtableBondheadHeatersystemUltrasonicmakerI/OsystemControllerandPCBSoftwareISPsystemCamerasystemLightsystemWirelengthcontrolsystemWirefeedsystemWiretensionsystemInput/OutputsystemPositioncontrolsystemMovingsystemEFOsystem2.Machinedesign:3.銲線機的總成:超音波產生器及傳輸器辨識系統金線送給系統熱壓板控制系統4.銲線機的運動模式:a.Bondingcycle:Ball-Wedgebondhttp://www.kns.com/_Flash/CAP_BONDING_CYCLE.swfDescentto1stbondAfternewF.A.BisformedbyE.F.Osystematresetposition,capillarystartshighspeedmotiondownward;air-vacuumisappliedtokeeptheF.A.BseatedinthecapillarychamferTool1stinflectionpointShortlybeforereachingthebondpad,capillaryspeedreducestoconstantvelocity(CV)beforefirstcontactdetectionwiththepadsurface.Wire-clampclosewheninitialcontactisdetected1stbondAftercontactdetection,theF.A.Bisdeformedbythecapillaryagainstthepadsurface,whileultrasonicenergy(USG)andbondforce(F)areappliedalongprogrammedbondtime(T).Thefirstbondtothepadismade,andwire-clampopen.LoopheightBond-handandcapillaryrisetoacalculatedheightabovethepadtofromtheprogrammedwireloop,thenwire-clampclose.NextpageStartb.Bondingcycle:Wedge-WedgebondDescentto1stbondThebondingtooldescenttowardfirstbond.Thewedgewasangledholethroughwhichwireisfed.Wireclampisclose.1stbondimpact.U.S.energyappliedDeformingthewireandweldingittothepadonthedie.Copperwirebondedatroomtemperaturewithwedgesmadefromtungstencarbide.Goldwirebondedat125to150°CwithwedgemadefromtitaniumcarbideRisetoloopheightDuringtherisetothetopofloopmotion,wiremustpay-outthroughthewedgewithoutdamagethroughtheopenwire-clamp.Wedgepolishandfunnelshapearecriticallyimportanttoenablesmoothpay-out.Descentto2ndbondThemotioncontrolsystemandsoftwarepositionthetooloverthesecondbondsite,andthewire-clampcloseasdescentbegins.NextpageStartc.Bondingsequence:d.金線送線模式:e.鋼嘴運動軌跡及銲線路徑: 銲線強度測試方式(Bondingtest)拉力測試示意圖推力測試示意圖1.拉力測試破壞模式2.推力破壞模式 銲線defectmode1.銲錯線(Wrongwire)2.線短路(Wireshort)3.漏和線(Missingbond)4.斷線(Brokenwire)5.線弧不良(Saggingwire)6.球銲偏(Ballshift)7.金球短路(Ballshort)8.球型不良(Smashball)9.球脫(Liftedball)10.失鋁(Peeling)11.彈坑(Cratering)12.二銲點脫(Liftedstitch) 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.鋼嘴的選擇及壽命的控制2.熱板度壓合的調整、尺寸及表面平坦的控制,避免壓合不良3.銲線參數的控制,可加強推拉力4.導線架內腳共平面度的控制,避免二銲點脫落5.導線架(基板)銲線區的鍍層品質(厚度,污染)6.銲線壓力太大或鋼嘴破損造成Cratering7.鋁層太薄或是超音波過重,造成Peeling8.金線種類的選擇 製程目的:在晶片表面覆蓋一層保護膠降低compound應力 設備:Diecoatingmachine 材料:保護膠(Polymide) 工具:點膠針及膠管 置具:彈匣(Magazine) 規格:需覆蓋die表面90%以上,厚度目前無規定 Defectmode:溢膠,覆蓋面積不足,膠量不足IC封裝流程:點膠(Diecoating) 製程目的:將熱固性塑膠加熱後使其成流體狀,擠壓進模具中,包覆晶粒及內部線路,防止溼氣等由外部侵入,有效將內部產生之熱排出於外部,提供能夠手持之形體設備:模具,油壓機,預熱板,送片機,自動送片機,膠餅預熱機材料:膠餅MoldCompound,洗模膠CleanCompound置具:鋁架LoadingFixture,彈匣Magazine,銅刷CopperBrush,銅片,氣槍AirGunIC封裝流程:壓模,封蓋,封模(Molding,Encapsulation) 封膠步驟 依照BOM規訂之膠餅,取出做回溫檢查封裝型態,腳數,參數,並做假片,若有需要則清模將壓模完後之產品放置鋁架上並預熱,送入模具中,合模後投入已預熱膠餅,加壓進行封膠CompoundPrepareMoldDieBuy-offMolding 膠餅(Moldingcompount)1.組成:a.環氧樹脂(Epoxyresin)b.硬化劑(Hardener)c.促進劑(Accelerator)d.抗燃劑(Flameretardant)e.填充劑(Filler)f.偶合劑(CouplingAgent)g.脫模劑(ReleaseAgent)h.顏料(Pigment)i.潤滑劑(Lubricent)2.材料管控:a.膠餅本身已成硬化之性質,但會隨兩種因素的影響造成其流動性的降低-存放地點的溫度:溫度越高硬化溫度越大-存放的時間:存放越久硬化的程度越大因此膠餅自冰庫領出,應於回溫24小時開封後,在一定期限內使用完畢,並免吸濕及硬化.b.應存放於4℃之冰庫,並管控之c.膠餅外箱應有管控標籤,註明回溫,領出,開箱及過期等日期.3.材料特性:a.螺旋流長度(Spiralflowlength)b.固化時間(Geltime)c.比重(Specificgravity)d.玻璃轉換溫度(Grasstransitiontemperature)e.熱膨脹係數(CTE)f.熱傳導係數(Thermalconductivity)g.彈性強度(Flexuralstrength)h.彈性係數(Flexuralmodulus) 壓模機膠餅回溫膠餅拆封膠餅預熱產品上鋁架產品預熱上模具合模投膠餅固化開模沖膠 半自動封膠流程-1空模合模放入L/F灌膠開模離模 半自動封膠流程-2 壓模機的種類 壓模製程重要參數:1.合模壓力(Clamppressure)2.轉進壓力(Transferpressure)3.模子溫度(Moldtemperature)4.轉進時間/速度(Transfertime/speed)5.預熱溫度(Preheattemperature)6.固化時間(Curetime)7.預熱時間(Preheattime)8.模具表面(Moldsurface)9.膠粒重量(Pelletweight) 壓模defectmode:1.未灌滿2.內/外部氣洞(void)3.偏心錯模4.wiresweep5.斷線(brokenwire)6.脫層(Delamination)7.內腳短路(Leadshort)8.反向壓模9.溢膠(Resinbleeding)10.翹曲(warpage)11.麻面(Staining)12.黏模(Stickingonmoldsurface) 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.膠餅本身特性,膠餅儲存,膠餅回溫及壽命控制2.模面清洗,避免進膠口,排氣孔堵塞及模面髒污影響粗糙度(光滑度)及蓋印附著性3.X-Ray檢驗以確認線弧狀況4.模溫,膠餅溫度,沖膠速度,沖膠壓力,快慢速點等參數控制,以避免氣孔,WireSweep,WireBroken,Warpage等缺點5.產品上模具後需檢查以避免跳片產生6.避免黏膠造成氣孔7.折膠方式與時間需把握8.缺角膠餅避免使用9.Plunger作業前需預熱,以避免Sticky10.進膠口的設計及壽命與氣孔有很大關係 製程目的:以油墨或雷射方式在膠體上蓋上或刻上產品名稱,型號,公司Logo,datacode等辨識資料設備:油墨蓋印機(移印機)PadPrinter,雷射蓋(刻)印機,刻板機工具:蓋印膠頭(Rubbertip)材料:油墨Ink,字板Plate(鋁板)置具:彈匣MagazineIC封裝流程:蓋印,印字,印碼(Marking,Inking) 蓋印步驟 準備油墨依印碼明細製作字版或找出應用程式 調整位置後,做假片以確認蓋印品質內容 將產品送上蓋印機完成蓋印 將蓋完印之產品送入烤箱烘乾Ink/PlatePrepareMarkBuy-offMarkingCure 油墨蓋印流程整料入彈匣上料烘烤Cure下料方向辨識蓋印IRCureH2Torch成品 油墨/雷射蓋印比較 蓋印defectmode1.印碼氣孔(Brandingbubble)2.印碼刮傷(Markingscratch)3.印碼斷字(Disconnectedbranding)4.蓋印偏移(Markingoff-center) 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.膠體表面清潔度的控制2.油墨濃度3.油墨壽命及儲存溫度4.油墨附著性試驗(3MTapeTest,Mil-Std-883MarkPermanence)5.Laser參數(電流,頻率,時間)6.蓋印範圍,位置及內容 製程目的:將壓模時未完全交聯鏈結的單體,在高問長時間下完成固化穩定,同時減少膠体(warpage)之發生設備:烤箱(Oven)置具:彈匣Magazine,彈匣提籃IC封裝流程:穩定烤(Postmoldcuring) 製程目的:將膠體與導線架間之膠及連接腳與腳間的連桿(Dambar)切除,以使此部份之底材可被電鍍設備:模具Dejunk/TrimDie,油壓機Press工具:牙刷置具:彈匣Magazine,酒精Alcohol,氣槍AirGunIC封裝流程:去膠緯(Dejunk,Trim)去膠/去緯前去膠/去緯後 製程目的:將壓模時延模具細縫所黏附於導線架上的膠膜(Flash,RisinBleed)去除,以利電鍍設備:除膠模機DeflashMachine材料:塑膠砂,玻璃砂,核桃砂,除膠液工具:銅刷,刮膠片IC封裝流程:除膠膜(Deflash) 製程目的:在底材上鍍上一層錫鉛(Sn80~90%,Pb10~20%),以避免底材氧化並提供作為上板的介質設備:電鍍機PlatingMachine重要量測:錫鉛組成,厚度IC封裝流程:電鍍(Plating) 電鍍步驟 將導線架表面的Anti-PlateMaterial除去 電鍍錫鉛到潔淨的底材上 將殘留鍍層上的化學藥品清除並烘乾Pre-TreatmentPlatePostTreatment 電鍍流程整料上料電解除膠中和電鍍高壓水刀酸洗預浸電解脫脂水洗烘乾下料 電鍍defectmode 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.封膠之膠膜溢出,除膠參數及水刀壓力要控制2.鍍層厚度300~600-inch成份85%+/-10%3.離子汙染,如氯離子需控制4.最後的水洗需使用純水,以避免污染5.各化學槽的濃度分析維護及更換6.錫絲的控制(特殊底材的酸洗,添加劑)7.電鍍極板的鈍化,氧化及導電性 製程目的:利用連續沖模的方式將封裝體(Package)之外腳(Outlead)彎曲所需之外型設備:模具Form/SingulationDie,油壓機Press工具:牙刷材料:Hardtray,tube,bag置具:彈匣Magazine,酒精Alcohol,氣槍AirGunIC封裝流程:成型/切單(Forming,singulation) 成型defectmode1.Micro-造成膠體內部金線或銲點斷裂2.膠體崩裂/碎3.Leaddefect:斷腳,彎腳,毛邊,平整度不良 製程關鍵因素(Processkeyfactor)1.Punch壽命控制2.模具Stage順序設計3.各Parts間讓位設計4.電鍍層厚度成份5.各Parts的拋光程度6.Parts材質7.模具清潔 製程目的:將IC放入震動盤或含IC之Tube置入軌道中,使用3DCCD檢測產品外觀後,放置入捲帶(Carry),上方再用透明膠帶(Covertape)熱壓後,即可將IC封入捲帶內. 設備:捲帶機 材料:捲帶材料 Defectmode:-Covertape斷裂-Covertape爆裂IC封裝流程:捲帶(Taping) 製程目的:將已包裝好IC之Tapingroll,tube,Hardtray使用規定之紙箱包裝好後送至客戶端設備:真空包裝機,打帶機材料:紙箱,膠帶,靜電袋,塑膠帶,LabelDefectmode:-混料-Label錯誤-包裝不良IC封裝流程:出貨(Shipping)可靠度及信賴性試驗簡介 可靠度基本概念:某裝置在規定的使用條件下或能於規定的時間內,毫無故障的發揮其功能的可行性可靠度的功能目的:1.了解產品可接受外部應力及熱應力的的大小,亦即產品的強度及壽命2.消除在製程中所產生的不良品,在未送達消費前將其去除 產品的生命曲線(浴缸曲線):產品生產後,經使用期間至廢棄為止的故障推移圖1.早夭期(初期故障期):產品製造後即進入故障初期,故障原因主要為製造不良或材料不良所造成2.壯年期(偶發故障期):產品品質穩定,故障率低起穩定,故障原因主要為使用錯誤或環境變動所造成3.老年期(磨損故障期):零件或材料壽命已至,故障原因為腐蝕、氧化、疲勞、磨損等 應力及相關測試的種類:1.熱應力(Thermalstress):溫度循環、熱衝擊、高溫儲存、低溫儲存2.機械應力(Mechanicalstress):震動測試、機械式衝擊、離心試驗、落下測試3.電子應力(Electricalstress):加電壓、電壓on/off4.其他(Other):溼度、鹽霧、洩漏等 執行可靠度試驗之時機:1.新產品開發時2.監督現有產品之品質水準3.追查產品故障原因4.改善產品能力或降低成本時5.收集產品可靠度數據 可靠度測試的項目:1.溫度循環測試(TemperatureCycleTest-TCT)2.溫度衝擊試驗(TemperatureShockTest-TST)3.高/低溫儲存試驗(High/LowTemperatureStorageTest)4.高/低溫操作試驗(High/lowTemperatureOperationTest)5.溫度濕度測試(TemperatureHumidityTest-THT)6.壓力鍋測試(PressureCookerTest-PCT)7.加速壽命測試(HighlyAcceleratedStressTest)8.沾錫測試(SolderabilityTest)9.老化試驗(BiasLifeTest/OperatonLifeTest)10.鹽霧試驗(SaltAtmosphereTest)11.印碼耐久試驗(MarkPermanencyTest)ThanksandQ&A