芯片封装可靠性系统培训共37页文档

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半导体封装知识-For培训

真空吸盘工作台
➢将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到封装需要的厚度（8mils~10mils）；
➢磨片时，需要在正面（Active Area）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；
DIE Saw晶圆切割
Wafer Mount Wafer Saw
晶圆安装
Die attach
Back-side Marking (Laser/ink) SE8117T33
Trimming Solder plating Forming
1101-LF
Back Grinding背面减薄
高速旋转的砂轮
Taping 粘胶带
Back Grinding
磨片
De-Taping 去胶带
封装分类
• 按与PCB板的连接方式划分为：
PTH
PTH-Pin Through Hole, 通孔式； SMT-Surface Mount Technology，表面贴装式。目前市面上大部分IC均采为SMT式的
Package
Lead
PCB
பைடு நூலகம்
SMT
封装分类
按封装外型可分为： SOT 、QFN 、SOIC、TSSOP、QFP、BGA、
晶圆切割
Wafer Wash 清洗
➢将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）上，使得即使被切割开后，不会散落；
➢通过Saw Blade将整片Wafer切割成一个个独立的Dice，方便后面的
Die Attach等工序；
➢Wafer Wash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁Wafer；
DIE Saw晶圆切割
半导体封装知识培训生产部

芯片封装测试流程详解培训资料

时间等参数符合工艺要求。
固化后需要对塑封后的芯片进行检查，确保没有气泡、空洞和裂
缝等缺陷。
去飞边、切筋整形
去飞边是将塑封材料的外边缘去除的过程，以使芯片外观更加整洁美观。
切筋整形是将塑封材料按照芯片的形状进行修剪和整理的过程，以使芯片符合产品要求。
在去飞边和切筋整形过程中需要注意保护芯片和引脚不受损伤，同时保持外观整洁美观。
05 封装测试设备与材料
测试设备介绍
测试机台
用于对芯片进行性能和功能测试的设备，具备
高精度和高可靠性。
显微镜
观察芯片封装结构的细节，确保封装质量。
探针台
用于连接芯片引脚和测试设备的工具，确保信
号传输的稳定性。
温度箱
模拟不同温度环境，检测芯片在各种温度下的
性能表现。
测试材料介绍
0102Βιβλιοθήκη 0304焊锡膏
用于将芯片与基板连接的材料，要求具有优良的导电性和耐
热性。
粘合剂
用于固定芯片和基板的材料，要求具有高粘附力和耐久性。
绝缘材料
用于保护芯片和线路不受外界干扰的材料，要求具有高绝缘
性能。
引脚
用于连接芯片和外部电路的金属脚，要求具有优良的导电性
和耐腐蚀性。
06 封装测试常见问题及解决方案
芯片贴装
芯片贴装是将芯片放置在PCB板上的过程，通常使用自动贴装机
完成。
贴装前需要检查芯片和PCB板的型号、规格是否匹配，以及芯片
的外观是否有破损或缺陷。
贴装过程中，需要调整好芯片的位置和角度，确保芯片与PCB板对齐，并保持稳定的贴装压力和
温度。
引脚焊接
引脚焊接是将芯片的引脚与 PCB板上的焊盘进行焊接的过程，通常使用热压焊接或超声波焊接。

芯片封装专业知识培训讲义

1500
100 pF
Device Under Test
芯片封装研专究业生知教识育培训
新一代封装技术（柔性连接）
芯片封装研专究业生知教识育培训
新一代封装技术（3D连接）
Packaging Technology with 2 or More DIE Stacked in a Single Package or Multiple Packages Stacked Together
芯片封装研专究业生知教识育培训
CSP模式
・Wrist Camera (Fujitsu) ・G-SHOCK Watch (IEP)
Wire-bonding
27mm
WLCSP
shrink
30mm
75% down-size mounting area
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（ Flip-chip ）
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（邦定）
Two methods
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（结构形式）
过孔和表面贴装形式
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装（高级模式）
Bond wires contribute parasitic inductance Fancy packages have many signal, power layers
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装发展史
1959 - Planar technology invented
芯片封装研专究业生知教识育培训
芯片封装发展史
1960 - Epitaxial deposition developed Bell Labs developed the technique of Epitaxial

RAMS培训教材之一RAMS概念及参数

可靠性表征产品故障的频繁程度和危害程度，是产品的一种固有属性，主要由设计决定，可靠性设计和分析的主要任务是降低故障发生的概率和降低故障的影响。
第3页，共54页。
故障
故障－不能满足规定的功能
性能界限
故障的种类：
功能丧失功能降低 Surprise ！
破坏极限工作极限
过应力
故障的可恢复性
第29页，共54页。
有何问题 Questions ?
第30页，
RAMS 相互关系
3
RAMS 工作意义
4
RAMS 参数体系
第31页，共54页。
4
RAMS 参数体系
对于铁路产品的“系统要求”阶段，需要提出并确定系统RAMS技术要求，并形成文档，随后将系统要求分配到分系统和设备中去。
铁路产品各级产品的RAMS 活动都是围绕RAMS要求进行的，包括定义、分配、实现
、评估和验证等活动。
RAMS要求分类：
• 定性要求－提出了应当开展的RAMS 的工作项目和工作要求，通常采用评审的方法进行确认；
• 定量要求－是基于RAMS的技术参数提出的，一般通过评估和验证的方法进行确认。
第32页，共54页。
软故障－没有物理损伤
硬故障－有物理损伤
技术规范
设计裕度
规定功能常用故障判据逆向表达
正常工作区
第4页，共54页。
故障类别－EN50126
序号故障分类系统故障模式
运行影响
1
重大
完全失效
铁路产品不能运行
2
主要
致命性功能失紧急运行 1 效
3
较小
非致命性功能紧急运行 2 失效
可以忽略的功正常运行

2024版集成电路芯片封装技术培训课程

术培训课程•封装技术概述•封装材料选择与性能要求•芯片与基板连接技术•封装工艺流程详解•先进封装技术探讨•封装设备选型及使用注意事项•封装质量管理与可靠性评估方法目录封装技术概述封装定义与作用封装定义封装作用保护芯片免受外部环境的影响，如温度、湿度、机械应力等；为芯片提供稳定的电气连接和信号传输；实现芯片与外部器件的连接和互操作。

封装技术发展历程中期封装技术早期封装技术逐渐出现塑料封装和陶瓷封装，体积减小、重量减轻、成本降低。

现代封装技术SOP 封装小外形封装，引脚从两侧引出，体积小、重量轻，适合表面贴装。

BGA 封装3D 封装将多个芯片在垂直方向上堆叠起来，通过穿硅通孔等技术实现芯片间的互连，可大幅提高集成度和性能。

DIP 封装双列直插式封装，引脚从两侧引出，插装方便，但封装密度较低。

QFP 封装CSP 封装芯片尺寸封装，引脚间距极小，可实现与裸片相近的尺寸和性能。

010203040506常见封装类型及其特点封装材料选择与性能要求铜铝金030201陶瓷塑料玻璃密封材料环氧树脂低成本、良好的密封性和绝缘性，广泛用于中低端封装。

硅橡胶高弹性、耐高低温、良好的密封性，用于高端封装和特殊环境。

聚酰亚胺高热稳定性、良好的绝缘性和机械强度，用于高端封装。

导电性能绝缘性能热稳定性能机械性能性能要求及测试方法芯片与基板连接技术超声键合利用超声波振动能量实现芯片与基板的连接，适用于对温度敏感的材料和微小间距的连接。

热压键合利用高温和压力将芯片与基板连接，适用于大规模生产，具有高效率和高可靠性的特点。

激光键合利用激光能量局部加热芯片和基板实现连接，具有高精度和高灵活性的特点。

1 2 3金丝球焊铜丝压焊铝丝压焊载带自动键合技术(TAB)内引线TAB01外引线TAB02多层TAB03对连接后的芯片进行拉力、剪切力等机械性能测试，以评估连接的牢固程度。

机械性能测试电性能测试环境适应性测试可靠性寿命测试对连接后的芯片进行电阻、电容等电性能测试，以评估连接的电气性能。

《集成电路封装和可靠性》培训课件：芯片互连技术

Forming/Singular (FS 去框/ 成型)
Lead Scan (LS 检测)
Packing (PK 包装)
集成电路封装测试与可靠性
1 电子级硅所含的硅的纯度很高，可达 99.9999 99999%
1 中德电子材料公司制作的晶棒(长度达一公尺，重量超过一百公斤)
集成电路封装测试与可靠性
debris l e f t over from the grinding process.
1 Process Methods:
1)Coarse grinding by mechanical. ( 粗磨)
2)Fine polishing by mechanical or plasma etching. ( 细磨抛光)
14
集成电路封装测试与可靠性
Wire Bonding Technology -- Die Attach Process
Purpose:
The die attach process i s to attach the sawed die in the right orientation accurately onto the substrate with a bonding medium in between to enable the next wire bond f i r s t level interconnection operation .
刀刃
集成电路封装测试与可靠性
切割设备示意图
晶圆工作台
Dicing Blade
Silicon Wafer Flame
Flame
Blue Tape
两次进刀切割法
Wafer sawing
集成电路封装测试与可靠性

封装可靠性与失效分析讲解学习

•流动浸渍法
又称粉体涂装法。将完成微互连的多层布线板在预加热的状态，浸入装满环氧树脂与氧化硅粉末的混合粉体中，并处于流动状态的流动浴槽中，浸渍一段时间，待粉体附着达一定厚度后，经加热固化完成封装。
在对树脂封装进行结构设计时，应重点考虑耐湿性和减小
内应力这两个问题。对于前者应减少可能漏气的环节，加强从外气到半导体元件的密封措施；对于后者应正确把握封装树脂热膨胀系数、填充量等的关系，减少容易发生应力集中的环节等。在有些情况下，可以采用从里到外三层树脂封装的结构，靠近芯片为一层柔软层，中间为一层缓冲层，外部为一层致密层。这样既可提高耐湿性，又可减小内应力。
• 关于密封性，不单单取决于树脂材料，还取决于引脚的表面状态，以及树脂材料同氧化铝陶瓷多层布线板等基体材料的匹配情况。对于耐湿性良好而密封性不太理想的树脂，可以通过增加基体材料表面粗糙度的方法，增加整体的密封性。
• 树脂封装法中，芯片周围包围的树脂材料越多、有效隔离长度越长、耐湿性越好。但另一方面，随着封装树脂量的增加及树脂中内应力的增加，会造成陶瓷布线板发生翘曲，致使芯片布线板上搭载的芯片部件剥离、引起WB电气连接破坏、造成布线板上膜电阻出现裂纹等。故应正确把握树脂填充量、有效绝缘长度、内应力等因素的关系。
传递模注塑封技术
a.模注树脂成分及特性
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。
树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。

IC封装培训教材

1.抓弯磨厚度,把背面孔位抓到上线,厚度留料0.2MM,表面留料0.15MM,背 . 面留料0.05MM,(待J/G精孔到位后再磨去留料,然后抛光,以确保尖角处无损伤). 2.粗切槽底,槽底留料0.05MM,抓弯修宽度直角,先把宽度磨到位,把宽度方向台阶切到,有R角处留R角,再把精槽粗切,单边留料0.02MM. 3.切好后再抓弯修长度直角,把长度磨到位,切长度方向槽,然后清角,光槽底把大槽槽底光平,光平后直接把机头抬起来在工件表面光一刀,把槽底与表面相对尺寸光平,以便于磨背面,清完所有角靠边.靠边时,先靠长度方向小槽,把小槽靠到,保证与外框的对称度,然后以小槽为基准靠大槽,把大槽靠到位并保证与小槽的同心度,最后靠中间定位槽,并保证与长度方向对称度. 4.靠完边,把导向角度做好,倒角倒好,再磨背面把槽底磨到(一般公差为 +0.003MM.),再把台阶(一般为-0.02MM)切到,把R角接好,表面留料0.15MM, 交J/G磨精孔,精孔加工后外框会变大,再回抓精槽对称度修外框,磨去表面留料,厚度到位,表面抛光交货.
CAVITY BAR加工方法(以练习工单快捷半导体为例) (图号A290-FB07-2330) 1. 接到工件后先检查工件表面是否有碰伤,然后检查外框尺寸有无变大,若变大将外框修到位,然后抓模穴及气槽磨表面, 把深度抓深0.007-0.008MM表面留料细磨. 2. 然后先开胶口,再切胶道,切胶口时,把胶口宽度2.21与深度0.35±0.01切到,然后把工摆成角度切胶道(若工件较多, 可做一批角度块治具,一起加工,若较少可用正弦平台)切胶道时,注意压筋上的平面工般公差±0.01,平面不可切小,如果切过了,胶口深度会超差. 3. 胶道切完可先外框倒角,然后细磨表面,把表面让位切到位,气槽切好,磨背面把14.000-0.003做到零限,然后表面抛光, 把厚度尺寸抛到,交货.

芯片封装测试流程详解方法培训

它通过精确控制塑封材料的温度和压力，确保封装质量，并使用高精度的运动系统和定位系统将塑封头准确地放置在封装位置。
自动塑封机通常配备多种塑封头和供料器，以适应不同尺寸和类
型的芯片和基板。
测试仪器
测试仪器是用于对封装好的芯片进行功能和性能测试的设备，具有高精度、高速度和高可靠性的
特点。
它通过模拟芯片的工作环境和使用条件，对芯片进行测试和评估，以确保其性能和质量符合要求。
加强操作人员的培训和技能提升，提高操作准确性。
引脚焊接不良
总结词
引脚焊接不良是指在焊接过程中，引脚与焊盘之间的连接不良，导致电气性能下降的现象。
详细描述
引脚焊接不良可能是由于焊接温度、时间和压力等参数不当、焊盘表面质量差或引脚材料与焊盘材料不匹配等原因造成的。它可能导致电气性能下降、机械应力增加或可靠性降低等问题。
04
可靠性测试
模拟各种恶劣环境条件，对芯片进行长时间的工作压力测试，以评估其可靠性。
05
数据分析与报告生成
对测试数据进行整理、分析，生成相应的测试报告。
02
芯片封装工艺流程
芯片贴装
芯片贴装是将芯片放置在PCB板上的过程，通常使用自动贴装机完成。
贴装前需要检查芯片的型号、规格和完好性，确保贴装正确。
自动焊接机
自动焊接机是用于将芯片与基板上的引脚进行焊接的设备，具有高效、高可靠性和高一致性的特点。
它通过精确控制焊接温度和时间，确保焊接质量，并使用高精度的运动系统和定位系统将焊接头准确地放置在焊接位置。
自动焊接机通常配备多种焊接头和供料器，以适应不同尺寸和类型的芯片和引脚。
自动塑封机
自动塑封机是用于将芯片和基板封装在一起的设备，具有高效、高可靠性和高一致性的特点。

集成电路芯片封装技术讲课文档

固体薄膜：将其切割成合适的大小放置于芯片
与基座之间，然后再进行热压接合。采用固体薄膜导电胶能自动化大规模生产。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，高温下会引起粘接可靠度下降，因此不适合于高可靠度封装。
第二章封装工艺流程
玻璃胶粘贴法
与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（后面我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃粉。它是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu等）与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。
• 缺点：有机成分与溶剂必须除去，否则危害可靠性。
第二章封装工艺流程
2.4 芯片互连芯片互连是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基
板上的金属焊区相连接。芯片互连常见的方法：
打线键合（WB wire bonding）
倒装芯片键合(FCB flip chip bonding，C4)
载带自动键合（TAB tape automate bonding）
优点：金-硅共晶焊接机械强度高、热阻小、稳定性好、可靠性高,高温性能好，不脆化。
缺点：生产效率低，不适应高速自动化生产。
第二章封装工艺流程
共晶粘贴法预型片法，此方法适用于较大面积的芯片粘贴。优点是
可以降低芯片粘贴时孔隙平整度不佳而造成的粘贴不完全的影响。
第二章封装工艺流程
焊接粘贴法焊接粘贴法是利用合金反应进行芯片粘贴的方法。优点是
概述
芯片封装技术（一级）硅片减薄硅片切割芯片帖装芯片互连
打码
成型技术上焊锡切筋成型去飞边毛刺
第二章封装工艺流程
2.2 芯片切割
、为什么要减薄
半导体集成电路用硅片4吋厚度为520μm，6吋厚度为 670μm。这样就对芯片的切分带来困难。因此电路层制作完成后，需要对硅片背面进行减薄，使其达到所需要的厚度，然后再进行划片加工，形成一个个减薄的裸芯片。

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•
除非该封装可靠性的项目已经覆盖该框架的该情况
9
塑封料对产品可靠性的影响
塑封料对产品可靠性的影响是非常大的
10
塑封料对产品可靠性的影响
塑封料的成分
成分树脂硬化剂填充料催化剂耦合剂阻燃剂着色剂润滑剂应力释放剂流性提高剂粘附提高剂离子获取剂
重量 % 5-20 3-10 70-90 <2 <1 <3 <1 <1 <3 <3 <1 <1
温下迅速膨胀,从而产生产品内部的界面分层，导致连接线开路、
芯片损伤等缺点，严重的造成胶体鼓胀或裂开,即我们常说的”爆
米花”效应.
• 一般来讲如回风炉温度由240°C变成260 °C ,则其蒸气压变成原来的2.12倍.
• ”爆米花”效应不是QFP产品的特有的，SOP、SSOP、TSSOP等产品也因为吸湿经常产生
器件必须按照下列条件进行： • a.)工厂条件为温度≤30℃，湿度≤60%时，168小时（若此处空白，参见
相邻的条码标签）内安装 • b.)在湿度＜20%的环境下储存 • 3.若器件符合下列条件，要求安装前烘烤. • a.)温度为23加减5度时，湿度指示卡的读数＞10%. • b.)不符合2a或2b. • 4.若要求烘烤，器件烘烤时间为: • a.)低温器件容器在40℃+5℃/-0℃,5%RH下烘烤192小时 • b.)高温器件容器在115℃加减5℃下烘烤8小时 • 口袋密封日期： • (若此处空白，参见相邻的条码标签)
在小于30C/60%条件下1周
30C/60% 192小时
加速=60C/60% 40小时
SAMPLE：50
3
塑料封装是非气密封装
•
塑料封装属于非气密封装,塑料封装采用的塑封料和导电胶是有
一定吸水率的材料,其吸水率通常在千分之几到千分之十几左右,产
品吸收一定程度的湿气之后,在波峰焊或者红外回流焊时,湿气在高
12
塑封料对产品可靠性的影响
我们需要什么样的塑封料
高粘结力低吸水率高抗弯强度 PH值5.2~7.5 低卤素低应力高稳定性
1.对薄形而且面积大的产品要充分考虑料饼的吸湿性带来的失效风险，以及料饼收缩带来的产品翘曲。
2.对芯片在塑封体内占的面积很大的时候，必须考虑到冲切等时候受的力很多直接加到芯片上，塑封料的抗弯强度、模量要被考虑。
可靠性常用术语
1
集成电路封装常用可靠性试验对应的缺点项目
2
产品防湿等级定义
• 防湿等级
• LEVEL 1 • LEVEL 2 • LEVEL 3 • • • •
非密封包装状态下存放期
标准吸湿考核条件
在小于30C/85%相对湿度无期限 85C/85% 168小时
在30C/60%条件下1年
85C/60% 168小时
功能提供交联反应提供交联反应改善物理特性，降低成本加快反应速度联结树脂和填充料满足 UL-94 要求颜色有助脱模降低内部应力提高流性，降低粘度提高对 L/F，ST 粘附性提高可靠性
11
塑封料对产品可靠性的影响
1 SPIRAL FLOW （CM） 2 GEL TIME （AT 175度） 3 VISCOSITY Pa.s 4 THERMAL EXPANSION 1 *10E-5/度 5 THERMAL EXPANSION 2 *10E-5/度 6 TG 7 THERMAL CONDUCTIVITY cal/cm*sec*度 8 FLEXURAL STRENGTH AT 25度 kgf/mm*mm 9 FLEXURAL MODULUS AT 25度 kgf/mm*mm 10 FLEXURAL STRENGTH AT 240度 kgf/mm*mm 11SPECIFIC GRAVITY 12 VOLUME RESISTVITY AT 150度 OM-cm 13 UL FLAME CLASS 14 WATER ABOSORPTION (BOLLING 24 HOURS) 15 EXTRACTED NA+(PPM) 16 EXTRACTED CL-(PPM) 17 FILLER DIAMETER (um) 18 PH 19 SHORE D HARDNESS 20 SHRINKAGE
7
产品防湿等级试验流程
*****
芯片来源更换时可以也按照流程做可靠的实验,正常后再开始批量生产
8
湿气敏感等级和那些因素有关
• 1.和封装形式有关,湿气敏感度按照封装形式由强到弱的大致顺序为 BGA\TQFP\LQFP\QFP\TSSOP\SSOP\SOP\SOT\TO\SDIP\DIP
• 2.和塑封材料吸水率、粘结力、耐高温性能有关
5
产品防湿等级对应的不同包装要求
• LEVEL 1 求;
• LEVEL 2 • •
• LEVEL 3 •
产品在小于30C/85%相对湿度下存放时,包装无特殊要
产品在30C/60%条件下1年内存放时,包装无特殊要求但是很多情况下,特别是产品在南方存放时,湿度比较高, 产品要达到1年的存放期,包装要作适当的防湿措施;
4
如产品已经吸湿使用前如何处理
• 对产品进行烘烤，烘烤条件一般为: • a.)低温器件容器在40℃+5℃/-0℃,5%RH下烘烤192小时 • 如装在塑料管里的SOP产品 • b.)对编带产品在65℃~80℃下烘烤48~72小时 • c.)高温器件容器在115℃~125 ℃下烘烤8小时, • 如装在托盘里的QFP产品
• 3.和导电胶的挥发物、吸水率、粘结力、耐高温性能有关
• • 4.和产品的芯片大小、封装的引线框架基岛大小、封装体内塑封料本身
结合面积占塑封体面积有关
• 5.和各站封装工艺有关• 6.与产品的设计结构有关
• * 所有表贴封装的产品芯片与基岛面积比最小为30%.
•
若低于30%需进行工程风险评估(做MSL考核),
在小于30C/60%条件下,包装无防湿措施仅能保存1周, 所以产品如要长时间保存,应该采取密封包装;
6
LEVEL3产品防湿标签例子
• 注意: 袋内含湿敏器件 • 1.器件在密封袋内的寿命为：温度＜40℃，湿度＜90%下的寿命是12个
月 • 2.密封袋开封后，需要进行红外回流、气相回流、波峰焊或等效处理的
3.对散热要求高的产品更应充分考虑塑封料的散热系数、玻璃化温度与对低应力的要求的均衡，事实上塑封料的高散热系数与低应力有时侯是一对矛盾，必要时可以采用添加了高散热材料的塑封料。