BGA封装工艺简介1-ln课件.ppt

1、BGABGA封装工艺简介封装工艺简介1 1TOP/Bottom VIEWSIDE VIEWFOL/前段前段EOL/中段中段Reflow/回流回流EOL/后段后段Final Test/测试测试BackGrinding磨片磨片Wafer晶圆晶圆Wafer Mount晶圆安装晶圆安装Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Wash晶圆清洗晶圆清洗Die Attach芯片粘接芯片粘接Epoxy Cure银浆固化银浆固化Wire Bond引线焊接引线焊接Optical检验检验Optical检验检验EOL【Wafer】晶圆晶圆Taping粘膜粘膜BackGrinding磨片磨片De-Taping去胶

2、带去胶带将从晶圆厂出来的将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度（封装需要的厚度（5mils10mils）；）；磨片时，需要在正面（磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；Wafer Mount晶圆安装晶圆安装Wafer Saw晶圆切割晶圆切割Wafer Wash清洗清洗目的：目的：将晶圆粘贴在蓝膜（将晶圆粘贴在蓝膜（Tape）上，使得即使被切割开后，不会散落；）上，使得即使被切割开后，不会散落；通过通过S

3、aw Blade将整片将整片Wafer切割成一个个独立的切割成一个个独立的Dice，方便后面的，方便后面的 Die Attach等工序；等工序；Wafer Wash主要清洗主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁时候产生的各种粉尘，清洁Wafer；FRAMETAPEWAFERWafer Saw MachineSaw Blade(切割刀片切割刀片)：Life Time：9001500M；Spindlier Speed：3050K rpm：Feed Speed：3050/s;主要是针对主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有的外观检查，是否有出现不

4、良产品出现不良产品。Chipping Die 崩崩 边边Write EpoxyDie AttachEpoxy CureEpoxy Storage：零下零下50度存放；度存放；Epoxy Aging：使用之前回温，除使用之前回温，除去气泡；去气泡；Epoxy Writing：点银浆于点银浆于L/F的的Pad上，上，Pattern可选可选；芯片拾取过程：芯片拾取过程：1、Ejector Pin从从wafer下方的下方的Mylar顶起芯片，使之便于顶起芯片，使之便于 脱离蓝膜；脱离蓝膜；2、Collect/Pick up head从上方吸起芯片，完成从从上方吸起芯片，完成从Wafer 到到L/F的运

5、输过程；的运输过程；3、Collect以一定的力将芯片以一定的力将芯片Bond在点有银浆的在点有银浆的L/F 的的Pad上，具体位置可控；上，具体位置可控；4、Bond Head Resolution：X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；5、Bond Head Speed：1.3m/s；Epoxy Write：Coverage 75%;Die Attach：Placement0.05mm;Die Bond(Die Attach)上上 片片BOND HEADSUBSTRATEEPOXYEPOXY CURE(DIE BOND CURE)银浆固化：银浆固化：175C，1个小时；个小时；

6、N2环境，防止氧化：环境，防止氧化：Die Shear（芯片剪切力）（芯片剪切力）利用高纯度的金线（利用高纯度的金线（Au）、铜线（、铜线（Cu）或铝线（）或铝线（Al）把）把 Pad 和和 Lead通过焊接的方法连接起来。通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接是芯片上电路的外接 点，点，Lead是是 Lead Frame上的上的 连接点。连接点。W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。是封装工艺中最为关键的一部工艺。【Gold Wire】焊接金线焊接金线实现芯片和外部引线框架的电性和物实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接；理连接；金线采用的是金线采用的是99.99%的高纯度金；的

7、高纯度金；同时，出于成本考虑，目前有采用铜同时，出于成本考虑，目前有采用铜 线和铝线工艺的。铜铝线优点是成本降线和铝线工艺的。铜铝线优点是成本降 低，同时工艺难度加大，良率降低；低，同时工艺难度加大，良率降低；线径决定可传导的电流；线径决定可传导的电流；0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和和2.0mils；Key Words：Capillary：陶瓷劈刀。：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和和Lead Frame的的Lead上形成上形成第

8、一和第二焊点；第一和第二焊点；EFO：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温，：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温，将外露于将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一上形成第一焊点（焊点（Bond Ball）；）；Bond Ball：第一焊点。指金线在：第一焊点。指金线在Cap的作用下，在的作用下，在Pad上形成的焊接点上形成的焊接点，一般为一个球形；，一般为一个球形；Wedge：第二焊点。指金线在：第二焊点。指金线在Cap的作用下，在的作用下，在Lead Frame上形成的焊上形成的焊接点，一

9、般为月牙形（或者鱼尾形）；接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；W/B四要素：压力（四要素：压力（Force）、超声（）、超声（USG Power）、时间（）、时间（Time）、）、温度（温度（Temperature）；）；陶瓷的陶瓷的Capillary内穿金线，并且在内穿金线，并且在EFO的的作用下，高温烧球；作用下，高温烧球；金线在金线在Cap施加的一定施加的一定压力和超声的作用下，压力和超声的作用下，形成形成Bond Ball；金线在金线在Cap施加的一施加的一定压力作用下，形成定压力作用下，形成Wedge；EFO打火杆在打火杆在磁嘴前烧球磁嘴前烧球Cap下降到芯片的下降到芯片的Pad上，加

10、上，加Force和和Power形成第一焊点形成第一焊点Cap牵引金牵引金线上升线上升Cap运动轨迹形成运动轨迹形成良好的良好的Wire LoopCap下降到下降到Lead Frame形成焊接形成焊接Cap侧向划开，将金侧向划开，将金线切断，形成鱼尾线切断，形成鱼尾Cap上提，完成一次上提，完成一次动作动作Wire Bond的质量控制：的质量控制：Wire Pull、Stitch Pull（金线颈部和尾部拉力）（金线颈部和尾部拉力）Ball Shear（金球推力）（金球推力）Wire Loop（金线弧高）（金线弧高）Ball Thickness（金球厚度）（金球厚度）Crater Test（弹坑

11、测试）（弹坑测试）Intermetallic（金属间化合物测试）（金属间化合物测试）SizeThickness检查检查Die Attach和和Wire Bond之后有无各种废品之后有无各种废品 PeelingBall Lift Ball Lift Neck CrackOff Center Off Center BallSmash BallSmash BallWith WeldWireCapillary MarkMissing WeldWire BrokenLead：Weld Detection縫點脫落縫點脫落Wire ShortLoop Base BendWire ShortExcessive

12、 Loop Wire ShortMolding注塑注塑EOLLaser Mark激光打字激光打字PMC高温固化高温固化Ball Attach植植 球球Test测试测试Singulation切单切单 FVI终检终检Packing包装包装【Mold Compound】塑封料塑封料/环氧树脂环氧树脂主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱 模剂，染色剂，阻燃剂等）；模剂，染色剂，阻燃剂等）；主要功能为：在熔融状态下将主要功能为：在熔融状态下将Die和金丝等包裹起来，提供物和金丝等包裹起来，提供物理和电气保护，防止外界干扰；理和电气保护，

13、防止外界干扰；存放条件：零下存放条件：零下5保存，常温下需回温保存，常温下需回温24小时；小时；为了防止外部环境的冲击，利用为了防止外部环境的冲击，利用EMC 把把Wire Bonding完成后的产品封装起完成后的产品封装起 来的过程，并需要加热硬化。来的过程，并需要加热硬化。Before MoldingAfter MoldingEMC（塑封料）为黑色（塑封料）为黑色/白色块状，低温存储，使用前需先回温。其白色块状，低温存储，使用前需先回温。其特性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型。特性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型。Molding参数：参数：Moldi

14、ng Temp：175185C；Clamp Pressure：30004000N；Transfer Pressure：10001500Psi；Transfer Time：515s；Cure Time：60120s；Top chaseAir vent Bottom chase Cavity Substrate Plunger PotGate insertRunner CompoundBottom cull blockTop cull blockMolding SIDE VIEW上顶式注塑上顶式注塑：下压式注塑：下压式注塑-基板置于模具基板置于模具Cavity中，模具合模。中，模具合模。-块状块状

15、EMC放入模具注放入模具注浇口中浇口中-高温下，高温下，EMC开始开始熔化，顺着轨道流熔化，顺着轨道流向向Cavity中中-从底部开始，逐渐从底部开始，逐渐覆盖芯片覆盖芯片-完全覆盖包裹完毕完全覆盖包裹完毕，成型固化，成型固化常見之常見之Molding 缺陷缺陷充填不良充填不良(Incomplete Fill)黏膜黏膜(Sticking)氣孔氣孔(Void/Blister)金線歪斜金線歪斜(Wire Sweep)晶片座偏移晶片座偏移(Pad Shift)表面針孔表面針孔(Rough Surface in Pin Hole)流痕流痕(Flow Mark)1.溢膠溢膠(Resin Bleed)用于

16、用于Molding后塑封料的固化，保护产品内部结构，消除内部应力后塑封料的固化，保护产品内部结构，消除内部应力。Cure Temp：175+/-5C；Cure Time：48HrsESPEC Oven4hrs在产品（在产品（Package）的正面或者背面）的正面或者背面激光刻字。内容有：产品名称，生产激光刻字。内容有：产品名称，生产日期，生产批次等；日期，生产批次等；BeforeAfter植球前之產品植球前之產品植球完成之產品植球完成之產品MOTOROLA BGA MSA-250-A PLUS 植球機植球機CONCEPTRONIC HVC-155迴銲爐迴銲爐VACUUMBALL ATTACH

17、TOOLSOLDER BALLFLUXFLUX PRINTINGBALL ATTACHREFLOW 抽氣 抽氣 N2 N2 N2 N2 N2 吹吹氣氣 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ONLOAD OFFLOAD 110 130 145 150 150 150 150 165 220 240 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N2 N2 N2 N2 N2 REFLOW PROFILE 將整條將整條CLAER 完畢之完畢之SUBSTRATE產品，切割成單顆的產品，切割成單顆的正式正式 BGA 產品產品Saw SpindleASM BG-289 切割机切割机：將整條將整條CLAER 完畢之完畢之SUBSTRATE產品，切割成單產品，切割成單顆的正式顆的正式 BGA 產品產品切切单单前之產品前之產品切单切单完成之產品完成之產品Final Visual Inspection-FVI在低倍放大镜下，对产品外观在低倍放大镜下，对产品外观进行检查。主要针对进行检查。主要针对EOL工艺工艺可能产生的废品：例如可能产生的废品：例如Molding缺陷，切单缺陷和植缺陷，切单缺陷和植球缺陷等；球缺陷等；：按照一定的批次数量等 装箱出货Ttay 盘抽真空纸箱The End Thank You！