IC封裝工藝簡介

IC Process Flow

IC Package （IC的封裝形式）

Package--封裝體：指晶元（Die）和不同類型的框架（L/F）和塑封料（EMC）形成的不同外形的封裝體。

IC Package種類很多，可以按以下標準分類：

按封裝材料劃分為：金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝

按照和PCB板連接方式分為：PTH封裝和SMT封裝

按照封裝外型可分為：SOT、SOIC、TSSOP、QFN、QFP、BGA、CSP等；

按封裝材料劃分為：

金屬封裝主要用于軍工或航天技術，無商業化產品；

陶瓷封裝優於金屬封裝，也用于軍事產品，佔少量商業化市場；

塑料封裝用於消費電子，因為其成本低，工藝簡單，可靠性高而佔有絕大部分的市場份額；

按與PCB板的連接方式劃分為

PTH-Pin Through Hole, 通孔式；SMT-Surface Mount Technology，表面貼裝式。目前市面上大部分IC均採為SMT式的

按封裝外型可分為： SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、CSP等；

決定封裝形式的兩個關鍵因素: 封裝效率。晶元面積/封裝面積，盡量接近1:1；

引腳數。引腳數越多，越高級，但是工藝難度也相應增加；其中，CSP由於採用了Flip Chip技術和裸片封裝，達到了 晶元面積/封裝面積=1:1，為目前最高級的技術；

QFN—Quad Flat No-lead Package 四方無引腳扁平封裝

SOIC—Small Outline IC 小外形IC封裝

TSSOP—Thin Small Shrink Outline Package 薄小外形封裝

QFP—Quad Flat Package 四方引腳扁平式封裝

BGA—Ball Grid Array Package 球柵陣列式封裝

CSP—Chip Scale Package 晶元尺寸級封裝

【Lead Frame】引線框架

提供電路連接和Die的固定作用；主要材料為銅，會在上面進行鍍銀、 NiPdAu等材料；L/F的製程有Etch和Stamp兩種；易氧化，存放於氮氣櫃中，濕度小 於40%RH;除了BGA和CSP外，其他Package都會採用Lead Frame， BGA採用的是Substrate；

【Gold Wire】焊接金線

實現晶元和外部引線框架的電性和物 理連接；

金線採用的是99.99%的高純度金；

同時，出於成本考慮，目前有採用銅 線和鋁線工藝的。優點是成本降低， 同時工藝難度加大，良率降低；

線徑決定可傳導的電流；0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；

【Mold Compound】塑封料/環氧樹脂

主要成分為：環氧樹脂及各種添加劑（固化劑，改性劑，脫 模劑，染色劑，阻燃劑等）；

主要功能為：在熔融狀態下將Die和Lead Frame包裹起來， 提供物理和電氣保護，防止外界干擾；

存放條件：零下5°保存，常溫下需回溫24小時；

成分為環氧樹脂填充金屬粉末（Ag）；

有三個作用：將Die固定在Die Pad上； 散熱作用，導電作用；

-50°以下存放，使用之前回溫24小時；

將從晶圓廠出來的Wafer進行背面研磨，來減薄晶圓達到 封裝需要的厚度（8mils~10mils）；

磨片時，需要在正面（Active Area）貼膠帶保護電路區域 同時研磨背面。研磨之後，去除膠帶，測量厚度；

將晶圓粘貼在藍膜（Mylar）上，使得即使被切割開後，不會散落；

通過Saw Blade將整片Wafer切割成一個個獨立的Dice，方便後面的 Die Attach等工序；

Wafer Wash主要清洗Saw時候產生的各種粉塵，清潔Wafer；

晶元拾取過程：

1、Ejector Pin從wafer下方的Mylar頂起晶元，使之便於 脫離藍膜；

2、Collect/Pick up head從上方吸起晶元，完成從Wafer 到L/F的運輸過程；

3、Collect以一定的力將晶元Bond在點有銀漿的L/F 的Pad上，具體位置可控；

4、Bond Head Resolution： X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；

5、Bond Head Speed：1.3m/s；

利用高純度的金線（Au） 、銅線（Cu）或鋁線（Al）把 Pad 和 Lead通過焊接的方法連接起來。Pad是晶元上電路的外接 點，Lead是 Lead Frame上的 連接點。

W/B是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。

Key Words：

Capillary：陶瓷劈刀。W/B工藝中最核心的一個Bonding Tool，內部為空心，中間穿上金線，並分別在晶元的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊點；

EFO：打火桿。用於在形成第一焊點時的燒球。打火桿打火形成高溫，將外露於Capillary前端的金線高溫熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊點（Bond Ball）；

Bond Ball：第一焊點。指金線在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接點，一般為一個球形；

Wedge：第二焊點。指金線在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接點，一般為月牙形（或者魚尾形）；

W/B四要素：壓力（Force）、超聲（USG Power）、時間（Time）、溫度（Temperature）；

EMC（塑封料）為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特 性為：在高溫下先處於熔融狀態，然後會逐漸硬化，最終成型。

Molding參數：

Molding Temp：175~185°C；Clamp Pressure：3000~4000N； Transfer Pressure：1000~1500Psi；Transfer Time：5~15s； Cure Time：60~120s；

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