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半導體封裝工藝标準

生活 更新时间:2025-02-10 09:22:15

半導體産品的制造過程主要包括前道晶圓制造(Front-End)和後道封裝測試(Back-End),随着先進封裝技術的滲透,出現了介于晶圓制造和封裝之間的加工環節,稱為中道(Middle-End)。半導體産品的加工工序多,在制造過程中需要大量的半導體設備。在這裡,我們介紹傳統封裝(後道)的八道工藝。

半導體封裝工藝标準(傳統半導體封裝的八道工序)1

傳統封裝工藝大緻可以分為背面減薄、晶圓切割、晶圓貼裝、引線鍵合、塑封、激光打印、切筋成型和成品測試等8個主要步驟。與IC晶圓制造(前道)相比,後道封裝相對簡單,技術難度較低,對工藝環境、設備和材料的要求遠低于晶圓制造。

背面減薄

由于制造工藝的要求,對晶片的尺寸精度、幾何精度、表面潔淨度等都提出很高的要求,因此在幾百道工藝流程中隻能采用一定厚度的晶片在工藝過程中傳遞、流片。通常在集成電路封裝前,需要對晶圓背面多餘的基體材料去除一定的厚度,這一過程稱之為晶圓背面減薄工藝,對應裝備是晶圓減薄機。

晶圓切割

根據晶圓工藝制程及客戶的産品需求,一片晶圓通常由幾百至數萬顆小芯片組成,業内大部分晶圓上的Dice之間有着40um-100um不等的間隙區分,此間隙被稱為劃片街區(切割道)。而圓片上99%的芯片都具有獨立的性能模塊(1%為邊緣Dice,不具備使用性能),為将小芯片分離成單顆Dice,就需采用切割的工藝進行切割分離,此工藝過程叫做晶圓切割。

半導體封裝工藝标準(傳統半導體封裝的八道工序)2

克洛諾斯自主研發氣浮平台,應用于晶圓切割工藝,重複定位精度達±50nm,提供晶圓自動上下片、找中心、對準、定位,具有超精密的機械移動定位功能,定位晶圓進行精密切割。

晶圓貼裝

晶圓貼裝的目的将切割好的晶圓顆粒用銀膏粘貼在引線框架的晶圓廟上,用粘合劑将已切下來的芯片貼裝到引線框架的中間燥盤上。通常是環氧(或聚酰亞胺)用作為填充物以增加粘合劑的導熱性。

引線鍵合

引線鍵合的目的是将晶圓上的鍵合壓點用極細的金線連接到引線框架上的内引腳上,使得晶圓的電路連接到引腳。通常使用金線的一端燒成小球,再将小球鍵合在第一焊點。然後按照設置好的程序拉金線,将金線鍵合在第二焊點上。

半導體封裝工藝标準(傳統半導體封裝的八道工序)3

克洛諾斯納米級精密平台,最大加速度0.5g,最大速度500mm/s,定位精度±2um,重複定位精度±500nm,應用于晶圓鍵合工藝。

半導體封裝工藝标準(傳統半導體封裝的八道工序)4

塑封

将完成引線鍵合的芯片與引線框架置于模腔中,再注入塑封化合物環氧樹脂用于包裹住晶圓和引線框架上的金線。這是為了保護晶圓元件和金線。塑封的過程分為加熱注塑、成型兩個階段。塑封的目的主要是:保護元件不受損壞;防止氣體氧化内部芯片;保證産品使用安全和穩定。

激光打印

激光打印是用激光射線的方式在塑封膠表面打印标識和數碼。包括制造商的信息,器件代碼,封裝日期,可以作為識别和可追溯性。

半導體封裝工藝标準(傳統半導體封裝的八道工序)5

切筋成型

将原來連接在一起的引線框架外管腳切斷分離,并将其彎曲成設計的形狀,但不能破壞環氧樹脂密封狀态,并避免引腳扭曲變形,将切割好的産品裝入料管或托盤便于轉運。

成品測試

檢測産品的外觀是否能符合設計和标準。常見的的測試項目包括:引腳平整性、共面性,引腳間的腳距,塑封體是否損傷、電性能及其它功能測試等。

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