【正文】 or wafer saw)、芯片貼裝 (die attach or chip bonding)、引線鍵合 (wire bon ding)、轉(zhuǎn)移成型 (transfer molding)、后固化 (post cure)、去飛邊毛刺 (deflash)、上焊錫 (solder plating)、切筋打彎(trim and form)、打碼 (marking)等多道工序。下面 ，將對(duì)各個(gè)工序作簡(jiǎn)單的介紹。 晶圓減薄是在專(zhuān)門(mén)的設(shè)備上，從晶圓背面進(jìn)行研磨，將晶圓減薄到適合封裝的程度。由 于晶圓的尺寸越來(lái)越大（從 4英寸、 5英寸、 6英寸，發(fā)展到 8英寸、甚至 12英寸），為了 增加晶圓的機(jī)械強(qiáng)度，防止晶圓在加工過(guò)程中發(fā)生變形、開(kāi) 裂，晶圓的厚度也一直在增 加。但是，隨著系統(tǒng)朝輕薄短小的方向發(fā)展，芯片封裝后模塊的厚度變得越來(lái)越薄，因 此，在封裝之前，一定要將晶圓的厚度減薄到可以接受的程度，以滿足芯片裝配的要求 。如 6英寸晶圓，厚度是 675微米左右，減薄后一般為 150微米。在晶圓減薄的工序中，受 力的均勻性將是關(guān)鍵，否則，晶圓很容易變形、開(kāi)裂。 晶圓減薄后，可以進(jìn)行劃片 (saw ing or dicing)。較老式的劃片機(jī)是手動(dòng)操作的，現(xiàn)在，一般的劃片機(jī)都已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。劃片機(jī)同時(shí)配備脈沖激光束、鉆石尖的劃片工具或是包金剛 石的鋸刀。無(wú)論是部分劃線還是完全分割硅片，鋸刀都是最好的，因?yàn)樗鼊澇龅倪吘壵R，很少有碎屑和裂口 產(chǎn)生。硅芯片常常稱(chēng)為 die，也是由于這個(gè)裝配工序（ die 的原意是骰子，即小塊的方形物，劃開(kāi)后的芯片一般是很小的方形體，很象散落一地的骰子）。已切割下來(lái)的芯片要貼裝到框架的中間焊盤(pán) (diepaddle)上。焊盤(pán)的尺寸要和芯片大小相匹配，若焊盤(pán)尺寸太大，則會(huì)導(dǎo)致引線跨度太大，在轉(zhuǎn)移成型過(guò)程中會(huì)由于流動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力而造成引線彎曲及芯片位移現(xiàn)象。貼裝的方式可以是用軟焊料（指 PbSn 合金，尤其是含 Sn 的合金）、 AuSi 低共熔合金等焊接到基板上，在塑料封裝中最常用的方法是使用聚合物粘結(jié)劑 (polymer die adhesive)粘貼到金屬框架上。常用的聚合物是環(huán)氧 (epoxy)或聚酰亞胺（ polyimide），以 Ag（顆粒或薄片）或 Al2O3 作為填充料（ filler），填充量一般在 75％到 80％之間，其目的是改善粘結(jié)劑的導(dǎo)熱性，因?yàn)樵谒芰戏庋b中，電路運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的絕大部分熱量將通過(guò)芯片粘結(jié)劑 ——框架散發(fā)出去。用芯片粘結(jié)劑貼裝的工藝過(guò)程如下：用針筒或注射器將粘結(jié)劑涂布到芯片焊盤(pán)上（要有合適的厚度和輪廓，對(duì)較小芯片來(lái)講 ，內(nèi)圓角形可提供足夠的強(qiáng)度，但不能太靠近芯片表面，否則會(huì)引起銀遷移現(xiàn)象），然后用自動(dòng)拾片機(jī)（機(jī)械手）將芯片精確地放置到芯片焊盤(pán)的粘結(jié)劑上面。對(duì)于大芯片，誤差 25微米（ 1 mil），角誤差 176。對(duì) 15到 30微米厚的粘結(jié)劑，壓力在 5N/cm2。芯片放置不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題：如空洞造成高應(yīng)力；環(huán)氧粘結(jié)劑在引腳上造成搭橋現(xiàn)象，引起內(nèi)連接問(wèn)題；在引線鍵合時(shí)造成框架翹曲，使得一邊引線應(yīng)力大，一邊引線應(yīng)力小，而且為了找準(zhǔn)芯片位置，還會(huì)使引線鍵合的生產(chǎn)力降低，成品率下降。聚合物粘結(jié)劑通常需要進(jìn)行固化處理，環(huán)氧基質(zhì) 粘結(jié)劑的固化條件一般是 150176。C， 1小時(shí)（也有用 186176。C， ）。聚酰亞胺的固化溫度要更高一些，時(shí)間也更長(zhǎng)。具體的工藝參數(shù)可通過(guò)差分量熱儀（ Differential Scanning Calorimetry, DSC）實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。 在塑料封裝中，引線鍵合是主要的互連技術(shù)，盡管現(xiàn)在已發(fā)展了 TAB(tape automated bonding)、 FC(flip chip)等其它互連技術(shù)，但占主導(dǎo)地位的技術(shù)仍然是引線鍵合技術(shù)。在塑料封裝中使用的引線主要是金線，其直徑一般在 到 ( 到 mil)。引線的長(zhǎng)度常在 到 3mm (60mil 到 120mil) 之間，而弧圈的高度可比芯片所在平面到 (30mil)。鍵合技術(shù)有熱壓焊 (thermopression)，熱超聲焊 (thermosonic)等。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是容易形成球形（所謂的球焊技術(shù)， ball bonding），并且可以防止金線氧化。為了降低成本，也在研究用其它金屬絲，如鋁、銅、銀、鈀等來(lái)替代金絲鍵合。熱壓焊的條件是二種金屬表面緊緊接觸，控制時(shí)間、溫度、壓力，使得二種 金屬發(fā)生連接。表面粗糙（不平整）、有氧化層形成或是有化學(xué)沾污、吸潮等都會(huì)影響到鍵合效果，降低鍵合強(qiáng)度。熱壓焊的溫度在 300176。C 到 400176。C，時(shí)間一般為 40毫秒（通常，加上尋找鍵合位置等程序，鍵合速度是每秒二線）。超聲焊的優(yōu)點(diǎn)是可避免高溫，因?yàn)樗?20到 60 KHz 的超聲振動(dòng)提供焊接所需的能量，所以，焊接溫度可以降低一些。超聲焊是所謂的楔焊（ wedge bonding）而不是球焊（ ball bonding），在引線與焊盤(pán)連接后，再用夾具或利刃切斷引線（ clamp tear or table tear）。楔焊的 缺點(diǎn)是必須旋轉(zhuǎn)芯片和基座，以使它們始終處于楔焊方向上，所以，楔焊的速度就必須放慢。它的優(yōu)點(diǎn)是焊接面積與引線面積相差不大，可以用于微細(xì)間距 (fine pitch)的鍵合。將熱和超聲能量同時(shí)用于鍵合，就是所謂的熱超聲焊。與熱壓焊相比，熱超聲焊最大的優(yōu)點(diǎn)是將鍵合溫度從 350℃ 降到 250℃ 左右（也有人認(rèn)為可以用 100℃ 到 150℃ 的條件），這可以大大降低在鋁焊盤(pán)上形成 AuAl金屬間化合物的可能性，延長(zhǎng)器件壽命，同時(shí)降低了電路參數(shù)的漂移。在引線鍵合方面的改進(jìn)主要是因?yàn)樾枰絹?lái)越薄的封裝，有些超薄封裝的厚度僅有 。所以，引線環(huán)（ loop）從一般的 8至 12密爾（ 200到 300微米）減小到 4至 5密爾（ 100到 125微米），這樣，引線的張力就很大，引線繃得很緊。楔焊的優(yōu)點(diǎn)是可以用于微細(xì)間距焊盤(pán)上，適合于高密度封裝，它甚至可用于焊盤(pán)間距小于 75微米的鍵合，而若采用球焊，則 1密爾（ 25微米）的金絲，其球焊的直徑在 4密爾（ 63至 102微米）之間，要比楔焊大得多。 塑料封裝的成型技術(shù)也有許多種，包括轉(zhuǎn)移成型技術(shù)、噴射成型技術(shù)（ inject molding）、預(yù)成型技術(shù)（ premolding）等，但最主要的 成型技術(shù)是轉(zhuǎn)移成型技術(shù) (transfer molding) 。轉(zhuǎn)移成型使用的材料一般為熱固性聚合物(thermosetting polymer)。所謂的熱固性聚合物是指在低溫時(shí)，聚合物是塑性的或流動(dòng)的，但當(dāng)將其加熱到一定溫度時(shí)，即發(fā)生所謂的交聯(lián)反應(yīng) (crosslinking)，形成剛性固體。再將其加熱時(shí)，只能變軟而不可能熔化、流動(dòng)。在塑料封裝中使用的典型成型技術(shù)的工藝過(guò)程如下：將已貼裝好芯片并完成引線鍵合的框架帶置于模具中，將塑封料的預(yù)成型塊在預(yù)熱爐中加熱（預(yù)熱溫度在 90℃ 到 95℃ 之間），然后放進(jìn)轉(zhuǎn)移成型機(jī) 的轉(zhuǎn)移罐中。在轉(zhuǎn)移成型活塞的壓力之下，塑封料被擠壓到澆道中，并經(jīng)過(guò)澆口注入模腔（在整個(gè)過(guò)程中，模具溫度保持在 170℃ 到 175℃ 左右）。塑封料在模具中快速固化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓，使得模塊達(dá)到一定的硬度，然后用頂桿頂出模塊，成型過(guò)程就完成了。用轉(zhuǎn)移成型法密封微電子器件，有許多優(yōu)點(diǎn)。它的技術(shù)和設(shè)備都比較成熟，工藝周期短，成本低，幾乎沒(méi)有后整理（ finish）方面的問(wèn)題，適合于大批量生產(chǎn)。當(dāng)然，它也有一些明顯的缺點(diǎn)：塑封料的利用率不高（在轉(zhuǎn)移罐、壁和澆道中的材料均無(wú)法重復(fù)使用，約有 20％到 40％的塑封料被浪費(fèi)）； 使用標(biāo)準(zhǔn)的框架材料，對(duì)于擴(kuò)展轉(zhuǎn)移成型技術(shù)至較先進(jìn)的封裝技術(shù)（如 TAB 等）不利；對(duì)于高密度封裝有限制。 對(duì)于大多數(shù)塑封料來(lái)說(shuō)，在模具中保壓幾分鐘后，模塊的硬度足可以達(dá)到允許頂出，但是，聚合物的固化（聚合）并未全部完成。由于材料的聚合度（固化程度）強(qiáng)烈影響材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及熱應(yīng)力，所以，促使材料全部固化以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)于提高器件可靠性是十分重要的，后固化就是為了提高塑封料的聚合度而必須的工藝步驟，一般后固化條件為 170℃ 到 175℃ ， 2至 4小時(shí)。目前，也發(fā)展了一些快速固化（ fast cure molding pound）的塑封料，在使用這些材料時(shí)，就可以省去后固化工序，提高生產(chǎn)效率。 在封裝成型過(guò)程中，塑封料可能會(huì)從二塊模具的合縫處滲出來(lái)，流到模塊外的框架材料上。若是塑封料只在模塊外的框架上形成薄薄的一層，面積也很小，通常稱(chēng)為樹(shù)脂溢出（ resin bleed）。若滲出部分較多、較厚，則稱(chēng)為毛刺（ flash）或是飛邊毛刺（ flash and strain）。造成溢料或毛刺的原因很復(fù)雜，一般認(rèn)為是與模具設(shè)計(jì)、注模條件及塑封料本身有關(guān)。毛刺的厚度一般要薄于 10微米，它對(duì)于后 續(xù)工序如切筋打彎等工藝帶來(lái)麻煩，甚至?xí)p壞機(jī)器。因此，在切筋打彎工序之前，要進(jìn)行去飛邊毛刺工序（ deflash）。隨著模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以及嚴(yán)格控制注模條件，毛刺問(wèn)題越來(lái)越不嚴(yán)重了，在一些比較先進(jìn)的封裝工藝中，已不再進(jìn)行去飛邊毛刺的工序了。去飛邊毛刺工序工藝主要有：介質(zhì)去飛邊毛刺 (media deflash)、溶劑去飛邊毛刺 (solvent deflash)、水去飛邊毛刺 (water deflash)。另外，當(dāng)溢料發(fā)生在框架堤壩 (dam bar)背后時(shí)，可用所謂的 dejunk 工藝。其中，介質(zhì)和水去飛邊毛刺的方 法用得最多。用介質(zhì)去飛邊毛刺時(shí)，是將研磨料，如粒狀的塑料球和高壓空氣一起沖洗模塊。在去飛邊毛刺過(guò)程中，介質(zhì)會(huì)將框架引腳的表面輕微擦毛，這將有助于焊料和金屬框架的粘連。在以前曾有用天然的介質(zhì)，如粉碎的胡桃殼和杏仁核，但由于它們會(huì)在框架表面殘留油性物質(zhì)而被放棄。用水去飛邊毛刺工藝是利用高壓的水流來(lái)沖擊模塊，有時(shí)也會(huì)將研磨料和高壓水流一起使用。用溶劑來(lái)去飛邊毛刺通常只適用于很薄的毛刺。溶劑包括N－甲基吡咯烷酮（ NMP）或雙甲基呋喃（ DMF）。 對(duì)封裝后框架外引腳的后處理可以是電鍍 (solder plating)或是浸錫 (solder dipping)工藝，該工序是在框架引腳上作保護(hù)性鍍層，以增加其抗蝕性，并增加其可焊性。電鍍目前都是在流水線式的電鍍槽中進(jìn)行，包括首先進(jìn)行清洗，然后在不同濃度的電鍍槽中進(jìn)行電鍍，最后沖淋、吹干，然后放入烘箱中烘干。浸錫也包括清洗工序，然后放到助焊劑（ flux）中進(jìn)行浸泡，再放入熔融的焊錫中浸泡，最后用熱水沖淋。焊錫的成分一般是 63Sn/37Pb。這是一種低共融合金，其熔點(diǎn)在 183－ 184℃ 之間。也有用成分為 85Sn/15Pb、 90Sn/10Pb、 95Sn/5Pb 的，有 的日本公司甚至用 98Sn/2Pb 的焊料。減少鉛的用量，主要是出于環(huán)境的考慮，因?yàn)殂U對(duì)環(huán)境的影響正日益引起人們的高度重視。而鍍鈀工藝，則可以避免鉛的環(huán)境污染問(wèn)題。但是，由于通常鈀的粘結(jié)性并不太好，需要先鍍一層較厚的、致密的、富鎳的阻擋層。鈀層的厚度僅為 76微米（ 3密爾）。由于鈀層可以承受成型溫度，所以，可以在成型之前完成框架的上焊錫工藝。并且，鈀層對(duì)于芯片粘結(jié)和引線鍵合都適用，可以避免在芯片粘結(jié)和引線鍵合之前必須對(duì)芯片焊盤(pán)和框架內(nèi)引腳進(jìn)行選擇性鍍銀（以增加其粘結(jié)性），因?yàn)殄冦y時(shí)所用的電鍍液中含有氰化物，給安全 生產(chǎn)和廢棄物處理帶來(lái)麻煩。 集成電路封裝工藝介紹 (下 ) 切筋打彎其實(shí)是二道工序，但通常同時(shí)完成。所謂的切筋工藝，是指切除框架外引腳之間的堤壩（ dam bar）以及在框架帶上連在一起的地方；所謂的打彎工藝則是將引腳彎成一定的形狀，以適合裝配（ assembly）的需要。對(duì)于打彎工藝，最主要的問(wèn)題是引腳的變形。對(duì)于 PTH 裝配要求來(lái)講，由于引腳數(shù)較少，引腳又比較粗，基本上沒(méi)有問(wèn)題。而對(duì) SMT 裝配來(lái)講，尤其是高引腳數(shù)目框架和微細(xì)間距框架器件，一個(gè)突出的問(wèn)題是引腳的非共面性（ lead non coplanarity）。造成非共面性的原因主要有二個(gè)：一是在工藝過(guò)程中的不恰當(dāng)處理，但隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，人為因素大大減少，使得這方面的問(wèn)題幾乎不復(fù)存在；另一個(gè)原因是由于成型過(guò)程中產(chǎn)生的熱收縮應(yīng)力。在成型后的降溫過(guò)程中，一方面由于塑封料在繼續(xù)固化收縮，另一方面由于塑封料和框架材料之間熱膨脹系數(shù)失配引起的塑封料收縮程度要大于框架材料的收縮，有可能造成框架帶的翹曲，引起非共面問(wèn)題。所以，針對(duì)封裝模塊越來(lái)越薄、框架引腳越來(lái)越細(xì)的趨勢(shì)，需要對(duì)框架帶重新設(shè)計(jì)，包括材料的選擇、框架帶長(zhǎng)度及框架形狀等，以克服這一困難。 打碼就是在封裝模塊的頂表面印上去不掉的、字跡清楚的字母和標(biāo)識(shí)，包括制造商的信息、國(guó)家、器件代碼等，主要是為了識(shí)別并可跟蹤。打碼的方法有多種，其中最常用的是印碼（ print）方法。它又包括油墨印碼(ink marking)和激光印碼 (laser marking)二種。使用油墨來(lái)打碼，工藝過(guò)程有點(diǎn)象敲橡皮圖章，因?yàn)橐话愦_實(shí)是用橡膠來(lái)刻制打碼所用的標(biāo)識(shí)。油墨通常是高分子化合物，常常是基于環(huán)氧或酚醛的聚合物，需要進(jìn)行熱固化，或使用紫外光固化。使用油墨打碼，主要是對(duì)模塊表面要求比較高，若模塊表面有沾污現(xiàn)象，油墨 就不易印上去。另外，油墨比較容易被擦去。有時(shí)，為了節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間和操作步驟，在模塊成型之后首先進(jìn)行打碼，然后將模塊進(jìn)行后固化，這樣，塑封料和油墨可以同時(shí)固化。此時(shí)，特別要注意在后續(xù)工序中不要接觸模塊表面，以免損壞模塊表面的印碼。粗糙表面有助于加強(qiáng)油墨的粘結(jié)性。激光印碼是利用激光技術(shù)在模塊表面刻寫(xiě)標(biāo)識(shí)。激光源常常是 CO2或 Nd:YAG。與油墨印碼相比，激光印碼最大的優(yōu)點(diǎn)是不易被擦去，而且，它也不涉及油墨的質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)模