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傳統(tǒng)的芯片封裝制造工藝

冬至子 ? 來源:光顧著學(xué)習(xí) ? 作者:光顧著學(xué)習(xí) ? 2023-11-23 09:09 ? 次閱讀
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芯片由晶圓切割成單獨的顆粒后,再經(jīng)過芯片封裝過程即可單獨應(yīng)用。

1、減?。˙ack Grind):

芯片依工藝要求,需有一定之厚度。應(yīng)用研磨的方法,達(dá)到減薄的目標(biāo)。研磨的第一步為粗磨,目的為減薄芯片厚度到目標(biāo)值(一般研磨后的厚度為250~300μm,隨著芯片應(yīng)用及封裝方式的不同會不一樣)。第二步為細(xì)磨,目的為消減芯片粗磨中生成的應(yīng)力破壞層(一般厚度為1~2μm左右)。研磨時需有潔凈水(純水)沖洗,以便帶走研磨時產(chǎn)生的硅粉。

若有硅粉殘留,容易造成芯片研磨時的破片或產(chǎn)生微裂紋,在后序的工藝中造成芯片破碎的良品率問題及質(zhì)量問題。同時需要注意研磨輪及研磨平臺的平整度,可能會增加芯片破片的機率(因為平整度不好會造成芯片破片)。

2、貼膜(Wafer Mount)

減薄之后,要在芯片背面貼上配合劃片使用的藍(lán)膜,才可開始劃片。藍(lán)膜需要裝在固定的金屬框架上。為了增強膜對芯片的黏度,有時貼膜后須要加熱烘焙。

3、劃片(Wafer Saw)

芯片依照單顆大小、需要種類等,要在藍(lán)膜上切割成顆粒狀,以便于單個取出分開。劃片時需控制移動劃片刀的速度及劃片刀的轉(zhuǎn)速。不同芯片的厚度及藍(lán)膜的黏性都需要有不同的配合的劃片參數(shù),以減少劃片時在芯片上產(chǎn)生的崩碎現(xiàn)象。劃片時需要用潔凈水沖洗,以便移除硅渣。切割中殘留的硅渣會破壞劃片刀具及芯片,造成良品率損失。噴水的角度及水量,都需要控制。

一般切割刀片可以達(dá)到最小的切割寬度為40μm左右。若用雷射光取代切割刀片可將切割寬度減小到20μm。所以使用窄小的切割道的特殊芯片必須用雷射光切割。對于厚芯片或堆疊多層芯片的切割方式,也建議使用雷射光切割。因為用一般切割刀片切割,在使用特別的刀片下,勉強可以切割三層堆疊的芯片。所以雷射光切割比較好。

有些芯片在劃片時為了達(dá)到特殊的芯片表面保護(hù)效果,同一切割道要切割兩次。此時第一次切割時用的刀片比較寬,第二次切割時用的刀片比較窄。

切割時要特別注意,不可切穿芯片背面的藍(lán)膜。若切穿藍(lán)膜會造成芯片顆粒散落,后序的貼片工藝無法進(jìn)行。劃片時潔凈水的電阻值要控制在1MΩ之下,以保護(hù)芯片顆粒不會有靜電(ESD)破壞的問題。

一般劃片時移動的速度為50mm/s。

一般劃片時的刀片旋轉(zhuǎn)的速率為38 000r/min。

劃片完成后,還需要用潔凈水沖洗芯片表面,保證芯片上打線鍵合區(qū)不會有硅粉等殘留物,如此才能保證后序打線鍵合工藝的成功良品率。有時在潔凈水中還要加入清潔用的化學(xué)藥劑及二氧化碳?xì)馀?,以便提高清潔的效果及芯片表面清潔度?/p>

4、貼片(Die Attach)

將芯片顆粒由劃片后的藍(lán)膜上分別取下,用膠水(epoxy)與支架(leadframe,引線筐架)貼合在一起,以便于下一個打線鍵合的工藝。膠水中加入銀的顆粒,以增加導(dǎo)電度,所以也稱為銀膠。

圖片

圖5、銀膠貼片工藝示意圖

一般芯片顆粒背后銀膠層厚度為5μm。同時芯片顆粒周邊需要看到銀膠溢出痕跡,保證要有90%的周邊溢出痕跡。

其他的常用貼片模式之一,主要是使用共金熔焊模式取代銀膠(見圖7)。

圖片

圖7、使用共金貼片工藝的示意圖

其他的常用貼片模式之二,主要是使用焊錫絲熔焊模式取代銀膠芯片顆粒小的產(chǎn)品(見圖9),貼片的速度可以提高。但是對于芯片顆粒超大的產(chǎn)品,貼片時需保證誤差度在50μm以內(nèi),所以速度要放慢。針對超薄的芯片顆粒,必須用慢速及特殊的芯片顆粒吸取吸頭,以保證芯片顆粒不會被破壞或出現(xiàn)微裂紋。

圖片

圖9、 使用焊錫貼片工藝的示意圖

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