装片工序简介.ppt

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1、JCET Confidential 装片工序简简介 Prepared By: Date: 2016.04.19 JCET Confidential 目录录 一:半导体产业链及封测流程介绍 介绍封测及装片在半导体产业链 的位置 二: 装片介绍 装片人员介绍 装片机台介绍 装片物料介绍 装片方法介绍 装片环境介绍 测量系统介绍 三: 装片工艺趋势 及挑战 介绍IC封装的roadmap 介绍装片困难点及发展趋势 四:特殊封装工艺 锡膏/共晶/铅锡丝 及FC工艺 JCET Confidential 半导导体产业链产业链 介绍绍 Assy&test流程介绍绍 JCET Confidential 装片介绍

2、绍 1. 装片解释: 又称DA(Die Attach)或DB(Die Bond)，目的为将磨划切割好的芯片固定在框架 上以便后续工序作业，是封装的一个重要流程，影响整个芯片封装。 1. 装片作用： a. 使芯片和封装体之间产生牢靠的物理性连接 b. 在芯片或封装体之间产生传导性或绝缘性的连接 c. 提供热量的传导及对内部应力的缓冲吸收 3. 装片因素图示： JCET Confidential 装片因素-人 输入输出 设备 操作 机台正常运行/参数输 入正确 作业方法 作业环 境 测量方法 原物料准备正确的无不良的物料 针对针对 不可控因素人，通过规过规 范标标准等方法管控 人 管控方法 MES

3、/物料handling指导书 PM check list/改机查检 表/ 参数查检 表 SPEC/WI/OCAP 规范的作业方法 SPEC SOP/PFMEA 规范的作业环 境 测量数据准确无偏差 JCET Confidential 装片因素-机 因素设备名称设备型号 机生产设备装片机ESEC、ASM、Hitachi等 烤箱C sun等 量测设备量测显微镜Olympus等 低倍显微镜Olympus等 存储设备氮气柜NA 冰柜NA 标标准装片生产设备图产设备图 示 装片设备设备 种类类 JCET Confidential 装片因素-机 标标准装片设备设备 关键键能力 设备名称 关键机构机构模式设

4、备型号关键能力 装片机 Input/outpu t LF loader模 式 ESEC2100SDLF strack to magazine Magazine to magazineASM AD838 Hitachi DB700 Index适用框架尺 寸 ESEC2100SD长度90300mm宽度20125mm厚度0.11.6mm ASM AD838长度100300mm 宽度12101mm厚度0.121mm Hitachi DB700长度100260mm 宽度3896mm厚度0.13mm 加热功能ESEC2100SDMax：250C ASM AD838NA Hitachi DB7000300C

5、 Wafer table 适用铁圈种 类 ESEC2100SDRing/double ring ASM AD838Ring/double ring Hitachi DB700Ring/double ring 作业晶圆尺 寸 ESEC2100SD4/6/8/12 ASM AD8384/6/8 Hitachi DB7004/6/8/12 Dispenser点胶方式ESEC2100SD点胶、画胶 ASM AD838点胶、画胶、蘸胶 Hitachi DB700点胶、画胶 Bondhead 可吸片芯片 尺寸 ESEC2100SDXY:0.4525.4mm2/T:最小1mil ASM AD8380.150

6、 x1505080 x5080um Hitachi DB700XY:0.7525mm2/T:23mil 装片精度 ESEC2100SDX/Y位置偏差25um，旋转角度0.5 ASM AD838X/Y位置偏差1.5mil，旋转角度1 Hitachi DB700X/Y位置偏差25um，旋转角度0.5 JCET Confidential 装片因素-机 标标准装片设备设备 作业业原理 Pick Dispenser JCET Confidential 装片因素-机 设备型号关键机构作业能力 C sun QMO-2DSF加热机构爬升速率：Max 7C/min 温度范围：60250C 温度偏差：约1C 氮气

7、输入流量Max：15L/min 风扇马达Max：60Hz 烘烤设备图设备图 示 烘烤设备设备 关键键能力 JCET Confidential 装片因素-机 烘烤设备设备 原理 为了使胶固化，需要对装片后的产品进行高温烘烤，固化后胶质凝固， 芯片与基板结合更加牢固。 胶固化条件，依不同胶的特性，存在不同的烘烤条件 。 烘烤控制的参数 ： 升温速率 烘烤温度 恒温时间 氮气流量 挥发 JCET Confidential 量测设备测设备 设备名称设备图片量测项目目的 量测显微 镜 产品外观检出芯片划伤沾污等 装片精度检出芯片偏移量 胶层厚度检出胶层厚度 芯片倾斜检出芯片倾斜 低倍显微 镜 产品外观检

8、出芯片划伤沾污等 装片方向防止wrong bonding 溢胶覆盖检出溢胶不足 45显微镜爬胶高度 检出溢胶不足或银胶 沾污 Dage4000推晶值检出银胶粘结力 装片因素-机 JCET Confidential 量测设备检测项测设备检测项 目及检检出异常处处理措施 装片因素-机 制程名 称 设备名 称 产品 产品/制程规格/ 公差 测量方法抽样数频率 控制 方法 异常处置 装片 显微镜 芯片背 面顶针 印 GGP-SiP-DB- 101 SiP装片作业指 导书 高倍显微镜 100X 2颗 2units 1次/改机更换顶 针更换吸嘴 记录 表 OCAP:：装片芯 片背面有顶针 痕迹_B 显微镜

9、外观 GGP-WI-082- SiP001 SIP产品内部目 检标准 显微镜6.7- 100倍、高倍 100倍以上 1条全检100% 首检：1次/开机 、改机、修机 、换班 自检：每料盒 记录 表 OCAP：装片 外观不良 测量显 微镜 胶厚 （适用 于胶装 产品） GGP-SiP-DB- 101 SiP装片作业指 导书 测量显微镜 200X 4点/颗；2颗/ 条；1条/机 1次/开机、接班 、修机、改机 记录 表 OCAP：胶厚 不良 显微镜位置布线图测量显微镜2颗 1次/开机、接班 、修机、改机 记录 表 OCAP：芯片 偏移或歪斜 DAGE4 00 推晶 GGP-SiP-DB- 101

10、SiP装片作业指 导书 推晶1颗 每班每烘箱 unloading时送 测一次 SPC OCAP：装片 芯片推晶SPC 控制异常 JCET Confidential 存储设备储设备 设备型号设备图片存储物料关键项目目的 氮气柜 晶圆/框架/ 产品 氮气流量 避免物料产品氧 化 冰箱银胶/DAF 避免银胶失 效 避免银胶失效 装片因素-机 JCET Confidential 装片因素-料 物料种类物料名称作用分类 直接材料框架承载装片后的芯片 leadframe substrate 黏着剂固定芯片 Epoxy DAF 芯片功能核心 Silicon GaAs 间接材料顶针顶出芯片 金属顶针 塑胶顶针

11、 吸嘴吸取芯片 橡胶吸嘴 电木吸嘴 钨钢吸嘴 点胶头 银胶出胶粘取芯片 点胶头 印胶头 JCET Confidential 直接材料-框架图图示 装片因素-料 LF Subst rate JCET Confidential 直接材料-框架特性 装片因素-料 项目框架 DAP 镀层银铜银/铜 镍金/镍钯金 /SM 镍金/镍钯金 /SM 优缺点 银具有憎水性 且较不活泼 易氧化但可靠 性佳 易导致芯片桥架 在环镀银层上出 现的tilt及void 金层亲水性特 性易导致Resin bleed 金层亲水性特 性易导致Resin bleed 改善方法NA 材料保存及烘 烤氮气流量管 控 管控芯片/pad

12、尺 寸比例 减小金层毛细 效应 减小金层毛细 效应 结构 材质铜/银铜/银铜/银 PP、core、SM 、铜等金属 PP、core、SM 、铜等金属 优缺点CTE匹配CTE匹配CTE匹配 CTE差异过大易 导致分层 CTE差异过大易 导致分层 改善方法NANANA 无有效改善方 法 无有效改善方 法 JCET Confidential 装片因素-料 粘着剂剂的工艺艺流程 点胶 JCET Confidential 装片因素-料 直接材料-粘着剂剂特性 Data sheet性能表现常见异常改善方法 die shear粘结能力粘结不良脱管改善烘烤程序覆盖率 热导率产品散热NANA TgTg越高越能抵

13、抗热冲击NANA 吸湿率低吸湿率有助于减少分层胶层吸湿分层管控存储条件 体积电阻率电传导空洞分层增加电阻率优化装片烘烤参数 CTE低的CTE会利于减少分层NANA 弹性模量 弹性模量越低越有助于减 少胶体破裂 弹性系数较大 增加BLT厚度，针对 性应用合适die size 触变指数银胶流变性拉丝滴胶优化点胶参数 填充物填充物颗粒度/比重 较大颗粒度/比重造成点 胶头堵塞 优化点胶头孔径 粘度变化衡量银胶寿命的因素寿命内粘度变化过大NA 重量损失越小越好，减少voidChannel void优化烘烤程序 离子挥发越少越好，防止腐蚀芯片pad腐蚀增加烤箱排风管孔径 JCET Confidentia

14、l 直接材料-芯片图图示及芯片结结构 装片因素-料 JCET Confidential 项目 分类图片 材质 构造 厚度 常见异常 改善方法 TopBottom 芯片 种类 Si 氧化硅 无via hole+ 背金 一般 100u m NA NA GaAs 砷化镓 via hole+ 背金 一般为 50120 um 爬胶过高 优化点胶头及点胶参数 芯片顶裂 优化顶针 及pick参数 调整顶针 中心避开via hole 直接材料-芯片特性 装片因素-料 Si芯片工作原理图GaAs芯片工作原理图 JCET Confidential 间接材料-顶针 装片因素-料 多顶针排布，顶针共面性 单顶针 排布

15、 技术指标： 长度 直径顶针顶 部 球径 角度 JCET Confidential 间接材料-顶针选用rule 装片因素-料 JCET Confidential 间接材料-吸嘴 装片因素-料 橡胶吸嘴 电木吸嘴 塑料吸嘴 钨钢吸嘴 技术指标：吸嘴孔径、吸嘴外围尺寸、吸嘴材质（耐高温、吸嘴硬度） JCET Confidential 间接材料-吸嘴选用rule 装片因素-料 JCET Confidential 间接材料-点胶头 装片因素-料 JCET Confidential 间接材料点胶头选用rule 装片因素-料 JCET Confidential 装片因素-法 系统统管理方法 JCET Co

16、nfidential 装片因素-法 规规范管制输输入输输出 机台正常运行/参数输 入正确 正确的无不良的物料 规范的作业方法 规范的作业环 境 测量数据准确无偏差 设备 操作 作业方法 作业环 境 测量方法 原物料准备 人员 按照标准作业 JCET Confidential 装片因素-环环境 项目防护措施 规格作业规范 环境 无尘防护1000级 01-00-008_电路事业中心无尘室管理规范 _K 空调温度设定25c ESD防护1.0E5-1.0E9 01-00-144_集成电路事业中心ESD特殊防 护作业规范_A JCET Confidential 装片因素-测测 人 数据 设备测量过程 材

17、料 方法 程序 输入 输出 测量系统的能力-3个重要指数 测量系统 JCET Confidential 装片工艺趋势艺趋势 及挑战战 IC封装roadmap JCET Confidential 装片工艺趋势艺趋势 及挑战战 IC的封装形式 1. 按封装外型可分为： SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP/WLSP等； 2. 封装形式和工艺的发展趋势: 封装效率：芯片面积/封装面积，尽量接近1:1； 封装厚度：封装体厚度越来越薄小，且功能越来越强，需集成多颗芯片； 引脚数：引脚数越多，越高级，但是工艺难度也相应增加； 封装形式和工艺逐步高级和复杂 关键因素因素影响图片装片挑战 封装效率芯片边缘接近pad及finger边缘树脂溢出 封装厚度 多颗芯片排布压缩芯片边缘到pad边缘的距 离 银胶桥接 芯片裂片 芯片尺寸小，表面线路密集凸起吸嘴压伤芯片 芯片厚度薄NA吸片裂片 引脚数芯片表面pad排布密集吸嘴压伤pad 产品功率使用高导银胶装片NA银胶作业性差 JCET Confidential 装片特殊工艺艺 锡锡膏/共晶/铅锡丝铅锡丝 JCET Confidential 装片特殊工艺艺 FC JCET Confidential 35 Innovations for Value