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Wafer晶圓半導體製程介紹
目錄大綱：
- 目的：分享流程介紹
- 概述：
- 晶片封裝的目的
- 流程
晶片封裝的目的（The purpose of chip packaging）:
晶片上的IC管芯被切割以進行管芯間連接，透過引線鍵合連接外部引腳，然後進行成型，以保護電子封裝裝置免受環境污染（水分、溫度、污染物等）；保護晶片免受機械衝擊；提供結構支撐；提供電絕緣支撐保護。它可以更輕鬆地連接到PCB板上。
製程流程（Process flow）:
晶圓研磨（Wafer Grinding）:
目的Purpose:
Make the wafer to suitable thickness for the package
將晶片製作成適合封裝的厚度
Machine
Disco(DFG8540)
Material
UV Tape
Control
DI Wafer Resistivity
Vacuum Pressure
Check
Wafer Roughness
Wafer Warpage
Wafer Thickness
Visual Inspection
放入晶圓Wafer Mount:
目的Purpose:
Combine the wafer with Dicing tape onto the frame for die sawing
將晶圓片與切割帶裝在框架上進行模切
鋸晶圓Wafer Saw:
目的Purpose:
Make the wafer to unit can pick up by die bonder
使晶圓片單元能被黏片機拾取（吸取）
Machine
Disco(DFD4360/DAD3350)
Material
Saw Blade
Control
DI Water Resistivity(+CO2)
Sawing/Cleaning Parameter
Check
Kerf Chipping Width
Visual Inspection
BD和SD的流程區別Process difference between BD and SD:
SDBG:
品質控制Quality Control
上芯Die Attach:
目的Purpose:
Pick up the die and attach it on the lead frame by epoxy
吸取晶片，用環氧樹脂將其附在引線框上
Machine
ESEC/ASM
Material
Epoxy/Leadframe
Control
Bonding Parameter
Collect/Needle Height
Check
Epoxy Thickness/Die Tilt
Bonding Position/Die Shear
Visual Inspection
晶片連接方法Die attach method：
Eutectic, Epoxy, soft solder, DAF
共晶，環氧，軟釬料，DAF
黏著劑的製程：
品質控制Quality Control：
空洞不良：焊錫裝片單一空洞面積大於3%晶片面積，累計空洞面積大於8%晶片面積Solder paste 裝片單一空洞面積大於5%晶片面積，累計空洞面積大於10%晶片面積
環氧固化Epoxy cure：
目的Purpose:
Solidify the epoxy after D/A 固化環氧樹脂後D/A
固化烤爐箱Oven
烤箱內Inside
引線鍵結Wire Bonding：
目的Purpose:
Use ultrasonic, force , temp, time to connect the bond pad with lead frame by gold/copper/Silver/Aluminium wire.
採用超音波、力、溫度、時間等方法，將焊盤與引線框以金/銅/銀/鋁導線連接。
球鍵結 Ball Bonding
焊線焊頭動作步驟分解：
1 • 焊頭在打火高度( 重設位置)
2 • 焊頭由打火高度下降到第一焊點搜尋高度
3 • 第一焊點接觸階段
4 • 第一焊點焊接階段
5 • 完成第一點壓焊後, 焊頭上升到反向高度
6 • 反向距離
7 • 焊頭上升到線弧高度位置
8 • 搜尋延遲
9 • XYZ 移向第二壓點搜尋高度
10 • 第二焊點接觸階段
11 • 第二壓點焊接階段
1 2 • 焊頭在尾絲高度
1 3 • 拉斷尾絲
14 •金球形成，開始下一個壓焊過程
楔鍵結Wedge Bonding
The difference between Ball Bonding and Wedge Bonding
球焊Ball Bonding和鍵結Wedge Bonding的區別
1.在一定溫度下，在超音波發生器作用下，透過焊能頭使電能轉變為機械振動，帶動金球、銅球與鋁層產生塑型形變，形成良好的牢度。 (形成球時需要用氫氮混合氣體避免銅線氧化）
2.鍵結又叫鈸形焊，是因為它的壓點象鈸形(三棱鏡)。在常溫下，鋁絲透過換能頭及劈刀的機械振動，與鋁層黏合在一起。它的優點是不會產生化合物。
品質控制Quality Control：
Wire Offset 0
Wire Offset 45
Wire Offset 55
Wire Offset 65
BSOB BALL
最佳BSOB效果
正常
BALL過大，STICH BASE參數過小
BALL過小，STICH BASE參數過大
正常
BSOB 2nd stich不良
好
不好
好
不好
球形不良：球徑大小不良，＜2倍焊絲直徑或＞4倍焊絲直徑；特殊情況（壓區尺寸小於常規情況）下，球徑＜焊區單邊邊長的70%或＞焊區單邊邊長為不良；
球厚度不良:壓扁變形,球厚度<30%焊線直徑或球厚度>70%焊線直徑為不良
二焊點不良：第二焊點根部有撕裂或隱裂現象
弧度不良：焊絲與晶片，引線框及其他焊絲的最短距離＜2倍焊絲直徑
IMC Check
成型Molding：
目的Purpose:
Seal the product with EMC to prevent die, gold wire from being damaged, contaminated and oxygenic.
以電磁相容性（EMC）對產品進行密封，以防止模具、金線被損壞、污染和氧化。
EMC為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性在高溫下先處於熔融狀態，然後會逐漸硬化，最終成型
Machine
TOWA/ASM
Material
Compound
Control
Mold Temp; Clamp pressure
Transfer pressure/time; Cure time
Check
Body Thickness/Wire Curvature
Void/Delamination
Visual Inspection
After Mold
品質控制Quality Control：
孔洞
內部氣泡
缺角
上下錯位
溢膠
弧度不良：焊線沖歪率大於20%
碰線不良：線與線的距離小於2倍線徑、斷線、接觸晶片或外接腳
C-SAM 檢查
後成型固化Post Mold Cure：
固化烤箱Oven
後固化目的：提高材料的交聯密度；緩釋製造應力。
後固化溫度：通常在175度左右（接近Tg溫度，分子鏈相對鬆弛；催化劑的活性較高。）
後固化時間：4-8H，通常恆溫6H（後固化烘箱溫度均勻性；後固化烘箱的升溫速度。）
Machine
C-Sun
Material
NA
Control
Cure temp.
Cure time
Check
Profile
雷射打標Laser Marking：
目的Purpose:
Provide a permanent identification on product body
在晶片產品的本體上刻印上永久性標識
去除垃圾De-junk：
目的Purpose:
Remove the dam-bar of leadframe
移除拆卸引線框的阻尼條
去除飛邊De-flash：
目的Purpose:
Remove the residue of EMC around the package body and lead
清除封裝本體和引線周圍的EMC殘留物
毛邊飛邊是指封裝過程中塑封料樹脂溢出，貼毛邊，引線毛邊等飛邊毛邊現象
控制項目：軟化時間，軟化液溫度；電解電流，電解液濃度；高壓水壓，傳送速度
電鍍Plating：
Purpose:
To plating Sn on the lead which will mount on board pad.
利用金屬和化學的方法，在框架表面鍍上一層鍍層，以防止外界環境的影響(潮濕和熱），並使元件在PCB板上容易焊接及提高導電性。
電鍍兩種類型：
Pb—Free：無鉛電鍍，錫（Tin）的純度>99.95%,符合Rohs的要求；
Tin-Lead：鉛錫合金。 Tin佔85%，Lead佔15%，由於不符合Rohs，目前基本上被淘汰。
(電鍍退火） Baking after plating:
目的：讓無鉛電鍍後的產品在高溫下烘烤一段時間，以便消除電鍍層潛在的錫須生長（Whisker Growth）的問題。
條件：150+/-5C;2Hrs
晶須（Whisker），是指錫在長時間的潮濕環境和溫度變化的環境下生長出的一種須狀晶體，可能導致產品引腳的短路。
品質控制Quality Control：
外觀檢查
鍍層厚度量測
可焊性測試Solderability test
Preconditioning: Steam aging 93℃+3℃/-5℃, 8 hrs
Solder dip: SnAgCu 245℃±5℃, 5±0.5s
solder coverage≥95%
修形Trim Form：
Purpose:
Remove the tie-bar and lead-frame and form products to units from strips, fill them into tubes and then pass to next process.
拆下拉桿和引線框架，將帶材成型成零件，裝入管材，然後進入下一道工序。
品質控制Quality Control：
外觀檢查
外形尺寸量測：
包裝Packing：
目的Purpose:
Protect the product in the circulation process, convenient storage and transportation
保護產品在流通過程中，方便儲運
（半導體材料與製程設備）