半导体封装工艺技术探析

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1、半导体封装工艺技术探析　　摘要：半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。关键词：半导体；封装；工艺技术中图分类号：O471文献标识码：A1、封装的分类封装(Package)种类繁多，而且每一种封装都有它独特的地方，它所用的封装材料、封装设备、封装技术也都根据其需要有所不同。（1）根据所用材料划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装、金属一陶瓷封装和塑料封装。（2）根据封装密封性方式分为气密性封装和树脂封装两类。他们的目的都是将晶体与外部温度、湿度、空气等环境隔绝，使电气绝缘，并实现向外散热及缓和

2、应力。（3）根据封装外形、尺寸、结构分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装。2、封装过程及工艺说明来自晶圆前道工艺的晶圆通过芯片(Chip)切割（Saw）工艺后，被切割为小的晶片（Die），然后将切割好的晶片贴装(Diebond/mount)到相应的基板引线框架（Leadframe）上，用银胶(Ag7Epoxy)、焊锡等助焊剂进行粘接，再用超细的金属（金、铜、铝）导线或导电性树脂将晶片的接合焊盘（BondPad）连接到基板的相应引脚（Lead）,该工艺被称为焊接键合（Wirebond）；然后对独立的晶片用塑料外壳加以封装保护，塑封之后，还要进行后树脂固化（PostMoldCure）、切筋和成型（

3、Trim&Form）、电镀（Plating）以及测试（Test）等工艺。最后将测试的良品经过打标（Marking）和包装（Packing）入库出货（Ship）。（1）芯片切割（WaferSaw）工艺芯片切割工艺是将wafer上连接在一起的芯片，经切割机切割分离开，主要操作是贴膜、切割和清洗。贴膜是用蓝、白膜将wafer固定在绷环上，为下一步切割做准备。该工序用5MPa的压缩空气为固定蓝膜提供动力，用真空为承载台吸附wafer提供吸力，承载台45℃的温度使蓝、白膜和wafer及绷环更好的粘贴在一起。芯片切割是对贴膜后的wafer进行切割。该工序使用5MPa的压缩空气为主轴提供悬浮动力，真空为承载

4、台提供吸附力，参入二氧化碳的高纯水对切割中的芯片进行静电防护。清洗主要是对切割后的wafer进行清洗，使划片后的芯片表面无硅渣等异物残留，以免影响后续压焊及产品质量。（2）贴片（Diebond/mount）工艺7贴片工艺分为热焊接和冷焊接。热焊接是在氮氢混合气的保护下，用锡银锑焊料将芯片粘贴到框架上，以保护芯片在工作状态下散热良好，冷焊接则不需要气体的保护而进行，但在焊接完成后要进行固化烘干。粘片机使用压缩空气为进料和出料气缸提供动力，用1︰10、1：5的氮氢混合气对框架进行保护和还原。贴片工序主要由加热、不加热，点锡、胶，压模，贴片四部分组成。加热由长距离的轨道在传送时完成，其加热温度为38

5、0℃左右，根据不同产品温度稍有变化；点锡是在高温的框架上将定量的焊锡熔在框架设定的位置上；压模是在贴片前对熔解的焊锡进行整形，使贴片后锡层厚度，芯片的倾斜度能更好的控制在工艺范围内，以保证芯片工作时散热良好；点胶是在不加热的轨道上进行的。贴片是将蓝膜上好的芯片通过图像识别，用邦头吸取并贴在框架熔有焊锡、银胶的位置上，使芯片与框架通过焊锡、银胶焊接起来。（3）焊接键合（WireBond）工艺7W/B在封装工艺中最为关键。其运用超声压焊技术，用铝线，金线或铜线将芯片与引线管脚连接起来。超声压焊是利用压焊台的换能器将电能转化为机械能。超声机械能通过劈刀使焊线和焊接面摩擦，除去焊接表面的氧化层并使焊接

6、面发生塑性形变，同时互相扩散，形成良好的分子键合完成焊线和焊接面的焊接。焊接键合的成功与功率（Power），时间(Time)，压力(Force)和温度(Temperature)相关，功率过大会使芯片弹坑(Crater)，过小会有虚焊，压力过大会使芯片压碎，过小也会虚焊，时间过长会使焊接过焊，在焊点两侧烧灼色，过小也将造成虚焊，因此好的键合需要根据芯片表面的铝层，焊线的线径制定出合理的参数，既能保证焊接良好，又不损坏芯片。在以上基础上还要有一定的轨道基板温度来实现焊接的完成。（4）塑封（Mold）工艺将键合后的芯片用塑料材料(EMC)包装封闭，可以保护和隔热。塑封工艺流程为：a、排片：用排片机将

7、键合好的产品从料盒中拉至预热台；b、上料：用上料架将预热好的整模框架放置于塑封模具内；c、合模加压：操作包封机，合闭上下模具，使模具内形成型腔；d、塑封料加热：操作高频预热机，将塑封料软化；e、加料：将软化好的塑封料通过料筒添加至模具中；f、注塑：操作塑封压机，用注塑组件将塑封料推挤至型腔中；g、塑封料固化：在180℃条件下，通过90到150秒使塑封料从玻璃化状态转为固态；h、下料：将整模框架从模