文章來源：學(xué)習(xí)那些事

原文作者：前路漫漫

本文介紹了半導(dǎo)體封裝工藝流程的主要步驟。

概述

半導(dǎo)體的典型封裝工藝流程包括芯片減薄、芯片切割、芯片貼裝、芯片互連、成型固化、去飛邊毛刺、切筋成型、上焊錫、打碼、外觀檢查、成品測試和包裝出庫，涵蓋了前段（FOL）、中段（EOL）、電鍍（plating）、后段（EOL）以及終測（final test）等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

芯片減薄

首先是芯片減薄，芯片減薄環(huán)節(jié)這對應(yīng)著實際操作中的背面減薄（back grinding）。具體而言，就是把從晶圓廠產(chǎn)出的晶圓進(jìn)行背面研磨處理，將晶圓的厚度精準(zhǔn)減薄至封裝所要求的范圍。在實施磨片操作時，為了保護(hù)晶圓正面的電路區(qū)域（active area），需要在正面貼上膠帶，然后同步進(jìn)行背面的研磨工作。當(dāng)研磨完成后，小心地去掉膠帶，并對晶圓的厚度進(jìn)行精確測量。

背面減薄

芯片切割

接下來是芯片切割步驟，也就是晶圓切割（wafer saw），該步驟又細(xì)分為三個子步驟：晶圓安裝（wafer mount）、晶圓切割及清洗（wafer wash）。第一步是將晶圓牢固地粘貼在藍(lán)膜（mylar）之上，確保即使在后續(xù)的切割過程中，晶圓也不會出現(xiàn)散落的情況。第二步，通過鋸片（saw blade）將整片晶圓細(xì)致地切割成一個個獨立的方塊（dice），以便為后續(xù)的芯片貼裝（die attach）等工序做好準(zhǔn)備。第三步的晶圓清洗，主要是為了清除在切割過程中產(chǎn)生的各類粉塵，避免這些粉塵進(jìn)入到后續(xù)的工序中，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

芯片貼裝

完成芯片切割后，緊接著進(jìn)行第一次外觀檢查，即第二道光檢（2nd optical inspection）。這一步驟主要是在顯微鏡下對切割后的晶圓進(jìn)行全面的外觀檢查，仔細(xì)查看是否存在廢品。當(dāng)檢查完畢且確認(rèn)無廢品后，便進(jìn)入到芯片貼裝環(huán)節(jié)（die attach）。芯片貼裝又可細(xì)分為點銀漿（write epoxy）、芯片粘接及銀漿固化（epoxy cure）這三個具體步驟。銀漿需要在極為低溫的-50℃環(huán)境下妥善保存，在使用之前，要先進(jìn)行回溫處理，以徹底除去其中的氣泡，之后才可以進(jìn)行點銀漿的操作。在銀漿固化時，需要將溫度保持在175℃，并持續(xù)1小時，同時為了避免銀漿被氧化，該過程需要在氨氣環(huán)境中進(jìn)行。

芯片互連

芯片互連是將芯片焊區(qū)與電子封裝外殼的O引線或基板上的金屬布線焊區(qū)相連接，實現(xiàn)芯片功能的制造技術(shù)。其服務(wù)對象包括芯片與芯片間、芯片與封裝襯底間以及器件與基板間的物理連接。

芯片互連的常見方法包括引線鍵合（leadbonding，LB；又稱打線鍵合）技術(shù)、載帶自動鍵合（TAB）技術(shù)和倒裝芯片鍵合（flip chipbonding，F(xiàn)CB）技術(shù)三種。其中，倒裝芯片鍵合技術(shù)又稱C4--可控塌陷芯片互連技術(shù)。

成型固化

完成芯片互連后，進(jìn)入到成型固化步驟，這其中包含了注塑（molding）和模后固化（post mold cure）兩個部分。注塑所使用的塑封料呈現(xiàn)為黑色塊狀，與銀漿類似，在使用前需要進(jìn)行低溫存儲，使用時則要先進(jìn)行回溫處理。塑封料具有特殊的特性，在高溫環(huán)境下，它會先處于熔融狀態(tài)，然后逐漸硬化，通常經(jīng)過60~120秒之后就會成型。在進(jìn)行注塑操作時，先將引線框（L/F）放置于模具之中，確保每個芯片都準(zhǔn)確位于相應(yīng)的腔體中，合模后，把塊狀塑封料放入模具孔內(nèi)。在高溫的作用下，塑封料會迅速熔化并流入腔體，從底部開始逐漸覆蓋芯片。模后固化是指在注塑之后，將產(chǎn)品置于（175±5）℃的溫度環(huán)境下，經(jīng)過大約8小時的時間，對塑封料進(jìn)行充分固化，這樣做的目的是為了更好地保護(hù)IC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并有效消除內(nèi)部應(yīng)力。

去飛邊毛刺

在注塑工序完成后，產(chǎn)品表面往往會殘留多余的塑封材料，此時便需進(jìn)入去飛邊毛刺環(huán)節(jié)，對應(yīng)實際生產(chǎn)中的去溢料（de-flash）工藝。該步驟通過組合式處理方法，先利用弱酸溶液對器件進(jìn)行浸泡，使溢料部分發(fā)生適度化學(xué)溶蝕，削弱其與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合力；再借助高壓水沖洗，以強(qiáng)勁的水流沖擊力將溶蝕后的溢料徹底清除，從而讓管體周圍及引線間的多余物質(zhì)完全剝離，使產(chǎn)品外觀達(dá)到潔凈規(guī)整的標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)加工奠定良好基礎(chǔ)。

上焊錫

緊接著的上焊錫工序，專業(yè)術(shù)語稱為電鍍（plating），這是提升器件性能與可靠性的關(guān)鍵步驟。電鍍工藝運用電化學(xué)或化學(xué)沉積原理，在引線框表面構(gòu)建起一層均勻致密的金屬鍍層。這層防護(hù)層如同堅固的鎧甲，能夠有效抵御潮濕空氣、高溫等外界環(huán)境因素對器件的侵蝕；同時顯著改善元器件與印刷電路板（PCB）之間的焊接適配性，降低接觸電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電性能。

當(dāng)前，電鍍技術(shù)主要分為無鉛電鍍與鉛錫合金電鍍兩大類型。無鉛電鍍采用純度超99.95%的高純度錫作為鍍層材料，憑借環(huán)保優(yōu)勢與優(yōu)異的電氣性能，成為符合ROHS環(huán)保指令要求的主流工藝，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品制造。而鉛錫合金電鍍，因其合金成分中含15%的鉛與85%的錫，因不符合環(huán)保規(guī)范，在綠色制造趨勢下已逐漸退出市場。

完成電鍍后，還需進(jìn)行電鍍退火（post annealing bake）處理。將經(jīng)過無鉛電鍍的產(chǎn)品置于（150±5）℃的高溫環(huán)境中烘烤特定時長，這一過程能夠有效釋放電鍍層內(nèi)部應(yīng)力，抑制晶須生長風(fēng)險。晶須作為金屬鍍層表面自發(fā)形成的針狀晶體，若任其生長，可能引發(fā)短路等嚴(yán)重電氣故障，通過退火工藝可從根本上消除此類潛在隱患，確保產(chǎn)品長期穩(wěn)定運行 。

打碼

之后是打碼步驟，即激光打字（laser mask），該步驟是指利用激光技術(shù)，將產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)日期、批次等重要信息清晰地刻到產(chǎn)品的背面或正面。

切筋成型

再之后是切筋成型步驟，即切筋/成型（trim & form）。切筋是指將一整條片的引線框精確切割成單獨的單元，而成型則是指對切筋之后的IC產(chǎn)品進(jìn)行引腳成型處理，使其達(dá)到工藝要求的特定形狀，最后將成型后的產(chǎn)品放置到管或者盤中。然后是第三次外觀檢查，即第四道光檢（final visual inspection），這是在低倍放大鏡下，對產(chǎn)品的外觀進(jìn)行全面檢查，主要針對后段工藝可能產(chǎn)生的注塑缺陷、電鍍?nèi)毕菀约扒薪?成型缺陷等問題進(jìn)行仔細(xì)排查。

成品測試與包裝出庫

完成外觀檢查后，進(jìn)入成品測試環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品的各項性能指標(biāo)進(jìn)行全面且嚴(yán)格的測試，確保產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

最后是包裝出庫步驟，將通過測試的產(chǎn)品進(jìn)行精心包裝，然后按照相關(guān)流程出庫，準(zhǔn)備交付客戶使用。