COB半导体制程技术
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COB封装工艺流程参考文档概述:COB(Chip on Board)封装工艺是一种将芯片直接封装到PCB板上的封装技术。
它具有尺寸小、结构简单、散热好等特点,被广泛应用于电子设备、照明等领域。
本文档将详细介绍COB封装工艺的流程,包括前端准备、生产制造、测试和包装等环节。
希望能为相关从业人员提供参考和指导。
一、前端准备1.芯片准备:首先,需要准备好COB封装所需的芯片。
根据产品设计要求,选择合适的尺寸、电性能和工作温度范围的芯片。
同时,还需要进行测试和筛选,以确保芯片质量符合要求。
2.PCB设计:在封装工艺流程中,PCB(Printed Circuit Board)起着支撑芯片和传导电信号的作用。
因此,需要根据芯片尺寸和布线要求,设计一个适合的PCB板。
在设计过程中,需要注意电路的连接性、散热孔的布局和防护电路的设计等因素。
3.接线材料准备:接线材料是连接芯片与PCB之间的关键组成部分。
根据产品要求,选择适合的材料,如导线、连接片等。
同时,还要确保材料的质量和性能。
二、生产制造1.芯片植入:首先,将准备好的芯片插入PCB板上相应位置的孔中。
要根据设计要求和工艺要求,确保芯片插入的深度和角度。
2.焊接:将芯片与PCB板上的导线进行焊接。
可以选择手工焊接或自动焊接方式。
在焊接过程中,需要控制好焊接温度和时间,保证焊接质量。
3.导线连接:在焊接完成后,需要进行导线连接。
将芯片上的金线或铜线连接到PCB板上的导线上。
这需要精细操作和精确的调节。
4.层压:完成芯片与导线的连接后,进行层压。
将PCB板和另一个辅助层进行压合,以确保芯片和导线的稳定性和紧密性。
5.散热处理:三、测试1.电性能测试:完成COB封装后,需要对其进行电性能测试,以验证芯片和封装质量是否符合要求。
测试项目包括供电电压、电流、工作温度等。
2.外观检查:在进行电性能测试之前,还需要对COB封装的外观进行检查。
包括焊接是否牢固、封装是否完整等。
COB工艺制程简介1.芯片的焊线连接:1.1芯片直接封装简介:现代消费性电子产品逐渐走向轻、薄、短、小的潮流下,COB(Chip On Board)已成为一种普遍的封装技术。
COB的关键技术在于Wire Bonding(俗称打线)及Molding (封胶成型),是指对裸露的集成电路芯片(IC Chip),进行封装,形成电子组件的制程,其中IC藉由焊线(Wire Bonding)、覆晶接合(Flip Chip)、或卷带接合(Tape Automatic Bonding;简称TAB)等技术,将其I/O经封装体的线路延伸出来。
集成电路芯片必须依照设计和外界的电路连接,方能成为具有一定功能的电子组件就如我们所看到的"IC"就是这种已封装好、有外引脚的封装的集成电路。
1.2芯片的焊线连接方式简介:IC芯片必须与封装基板完成电路连接才能发挥既有的功能,现时市面上流行的焊线连接方式有三类 :打线接合(Wire Bonding)、卷带自动接合(Tape Automated Bonding,TAB)与覆晶接合(Flip Chip,FC),分述如下:1.2.1打线接合(Wire Bonding)打线接合是最早亦为目前应用最广的技术,此技术首先将芯片固定于导线架上,再以细金属线将芯片上的电路和导线架上的引脚相连接。
而随着近年来其它技术的兴起,打线接合技术正受到挑战,其市场占有比例亦正逐渐减少当中。
但由于打线接合技术之简易性及便捷性,加上长久以来与之相配合之机具、设备及相关技术皆以十分成熟,因此短期内打线接合技术似乎仍不大容易为其它技术所淘汰。
图1.2a打线接合的示意图1.2.2卷带式自动接合(Tape Automated Bonding,TAB)卷带式自动接合技术首先于1960年代由通用电子(GE)提出。
卷带式自动接合制程,即是将芯片与在高分子卷带上的金属电路相连接。
而高分子卷带之材料则以polyamide为主,卷带上之金属层则以铜箔使用最多。
cob半导体制程技术微机电制作技术,尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术silicon-basedmicromachining,原本就肇源于半导体组件的制程技术,所以必须先介绍清楚这类制程,以免沦于夏虫语冰的窘态;一、洁净室一般的机械加工是不需要洁净室clean room的,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常环境的微尘颗粒为大;但进入半导体组件或微细加工的世界,空间单位都是以微米计算,因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上,便有可能影响到其上精密导线布局的样式,造成电性短路或断路的严重后果;为此,所有半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这就是洁净室的来由;洁净室的洁净等级,有一公认的标准,以class 10为例,意谓在单位立方英尺的洁净室空间内,平均只有粒径微米以上的粉尘10粒;所以class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越昂贵参见图2-1;为营造洁净室的环境,有专业的建造厂家,及其相关的技术与使用管理办法如下:1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进;所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中;2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中;换言之,鼓风机加压多久,冷气空调也开多久;3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度;4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主;5、所有人事物进出,都必须经过空气吹浴airshower的程序,将表面粉尘先行去除;6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航天员一样;当然,化妆是在禁绝之内,铅笔等也禁止使用;7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水DIwater,de-ionizedwater;一则防止水中粉粒污染晶圆,二则防止水中重金属离子,如钾、钠离子污染金氧半MOS晶体管结构之带电载子信道carrierchannel,影响半导体组件的工作特性;去离子水以电阻率resistivity来定义好坏,一般要求至Ω-cm以上才算合格;为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV 紫外线杀菌等重重关卡,才能放行使用;由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂,其在半导体工业之使用量极为惊人8、洁净室所有用得到的气源,包括吹干晶圆及机台空压所需要的,都得使用氮气98%,吹干晶圆的氮气甚至要求%以上的高纯氮以上八点说明是最基本的要求,另还有污水处理、废气排放的环保问题,再再需要大笔大笔的建造与维护费用二、晶圆制作硅晶圆siliconwafer是一切集成电路芯片的制作母材;既然说到晶体,显然是经过纯炼与结晶的程序;目前晶体化的制程,大多是采「柴可拉斯基」Czycrasky拉晶法CZ法;拉晶时,将特定晶向orientation的晶种seed,浸入过饱和的纯硅熔汤Melt中,并同时旋转拉出,硅原子便依照晶种晶向,乖乖地一层层成长上去,而得出所谓的晶棒ingot;晶棒的阻值如果太低,代表其中导电杂质impuritydopant太多,还需经过FZ法floating-zone的再结晶re-crystallization,将杂质逐出,提高纯度与阻值;辅拉出的晶棒,外缘像椰子树干般,外径不甚一致,需予以机械加工修边,然后以X光绕射法,定出主切面primaryflat的所在,磨出该平面;再以内刃环锯,削下一片片的硅晶圆;最后经过粗磨lapping、化学蚀平chemicaletching与抛光polishing等程序,得出具表面粗糙度在微米以下抛光面之晶圆;至于晶圆厚度,与其外径有关;刚才题及的晶向,与硅晶体的原子结构有关;硅晶体结构是所谓「钻石结构」diamond-structure,系由两组面心结构FCC,相距1/4,1/4,1/4晶格常数latticeconstant;即立方晶格边长叠合而成;我们依米勒指针法Millerindex,可定义出诸如:{100}、{111}、{110}等晶面;所以晶圆也因之有{100}、{111}、{110}等之分野;有关常用硅晶圆之切边方向等信息,请参考图2-2;现今半导体业所使用之硅晶圆,大多以{100}硅晶圆为主;其可依导电杂质之种类,再分为p型周期表III族与n型周期表V族;由于硅晶外貌完全相同,晶圆制造厂因此在制作过程中,加工了供辨识的记号:亦即以是否有次要切面secondaryflat来分辨;该次切面与主切面垂直,p型晶圆有之,而n型则阙如;{100}硅晶圆循平行或垂直主切面方向而断裂整齐的特性,所以很容易切成矩形碎块,这是早期晶圆切割时,可用刮晶机scriber的原因它并无真正切断芯片,而只在表面刮出裂痕,再加以外力而整齐断开之;事实上,硅晶的自然断裂面是{111},所以虽然得到矩形的碎芯片,但断裂面却不与{100}晶面垂直以下是订购硅晶圆时,所需说明的规格:项目说明晶面 {100}、{111}、{110}±1o外径寸 3 4 5 6厚度微米 300~450 450~600 550~650 600~750±25杂质 p型、n型阻值Ω-cm 低阻值~100高阻值制作方式 CZ、FZ高阻值抛光面单面、双面平坦度埃 300~3,000三、半导体制程设备半导体制程概分为三类:1薄膜成长,2微影罩幕,3蚀刻成型;设备也跟着分为四类:a高温炉管,b微影机台,c化学清洗蚀刻台,d电浆真空腔室;其中a~c机台依序对应1~3制程,而新近发展的第d项机台,则分别应用于制程1与3;由于坊间不乏介绍半导体制程及设备的中文书籍,故本文不刻意锦上添花,谨就笔者认为较有趣的观点,描绘一二一氧化炉Oxidation对硅半导体而言,只要在高于或等于1050℃的炉管中,如图2-3所示,通入氧气或水汽,自然可以将硅晶的表面予以氧化,生长所谓干氧层dryz/gate oxide或湿氧层wet/fieldoxide,当作电子组件电性绝缘或制程掩膜之用;氧化是半导体制程中,最干净、单纯的一种;这也是硅晶材料能够取得优势的特性之一他种半导体,如砷化镓GaAs,便无法用此法成长绝缘层,因为在550℃左右,砷化镓已解离释放出砷硅氧化层耐得住850℃~1050℃的后续制程环境,系因为该氧化层是在前述更高的温度成长;不过每生长出1 微米厚的氧化层,硅晶表面也要消耗掉微米的厚度;以下是氧化制程的一些要点:1氧化层的成长速率不是一直维持恒定的趋势,制程时间与成长厚度之重复性是较为重要之考虑;2后长的氧化层会穿透先前长的氧化层而堆积于上;换言之,氧化所需之氧或水汽,势必也要穿透先前成长的氧化层到硅质层;故要生长更厚的氧化层,遇到的阻碍也越大;一般而言,很少成长2微米厚以上之氧化层;3干氧层主要用于制作金氧半MOS晶体管的载子信道channel;而湿氧层则用于其它较不严格讲究的电性阻绝或制程罩幕masking;前者厚度远小于后者,1000~ 1500埃已然足够;4对不同晶面走向的晶圆而言,氧化速率有异:通常在相同成长温度、条件、及时间下,{111}厚度≧{110}厚度>{100}厚度;5导电性佳的硅晶氧化速率较快;6适度加入氯化氢HCl氧化层质地较佳;但因容易腐蚀管路,已渐少用;7氧化层厚度的量测,可分破坏性与非破坏性两类;前者是在光阻定义阻绝下,泡入缓冲过的氢氟酸BOE,BufferedOxideEtch,系HF与NH4F以1:6的比例混合而成的腐蚀剂将显露出来的氧化层去除,露出不沾水的硅晶表面,然后去掉光阻,利用表面深浅量测仪surfaceprofileroralphastep,得到有无氧化层之高度差,即其厚度;8非破坏性的测厚法,以椭偏仪ellipsometer或是毫微仪nano-spec最为普遍及准确,前者能同时输出折射率refractive index;用以评估薄膜品质之好坏及起始厚度b与跳阶厚度a 总厚度t=ma+b,实际厚度需确定m之整数值,仍需与制程经验配合以判读之;后者则还必须事先知道折射率来反推厚度值;9不同厚度的氧化层会显现不同的颜色,且有2000埃左右厚度即循环一次的特性;有经验者也可单凭颜色而判断出大约的氧化层厚度;不过若超过微米以上的厚度时,氧化层颜色便渐不明显;二扩散炉diffusion1、扩散搀杂半导体材料可搀杂n型或p型导电杂质来调变阻值,却不影响其机械物理性质的特点,是进一步创造出p-n接合面p-n junction、二极管diode、晶体管transistor、以至于大千婆娑之集成电路IC世界之基础;而扩散是达成导电杂质搀染的初期重要制程;众所周知,扩散即大自然之输送现象transportphenomena;质量传输mass transfer、热传递heat transfer、与动量传输momentumtransfer;即摩擦拖曳皆是其实然的三种已知现象;本杂质扩散即属于质量传输之一种,唯需要在850oC以上的高温环境下,效应才够明显;由于是扩散现象,杂质浓度 C concentration;每单位体积具有多少数目的导电杂质或载子服从扩散方程式如下:这是一条抛物线型偏微分方程式,同时与扩散时间t及扩散深度x有关;换言之,在某扩散瞬间t固定,杂质浓度会由最高浓度的表面位置,往深度方向作递减变化,而形成一随深度x变化的浓度曲线;另一方面,这条浓度曲线,却又随着扩散时间之增加而改变样式,往时间无穷大时,平坦一致的扩散浓度分布前进既然是扩散微分方程式,不同的边界条件boundary conditions施予,会产生不同之浓度分布外形;固定表面浓度constantsurfaceconcentration与固定表面搀杂量constantsurfacedosage,是两种常被讨论的具有解析精确解的扩散边界条件参见图2-4:2、前扩散pre-deposition第一种定浓度边界条件的浓度解析解是所谓的互补误差函数complementaryerrorfunction,其对应之扩散步骤称为「前扩散」,即我们一般了解之扩散制程;当高温炉管升至工作温度后,把待扩散晶圆推入炉中,然后开始释放扩散源p型扩散源通常是固体呈晶圆状之氮化硼boron-nitride芯片,n型则为液态POCl3之加热蒸气进行扩散;其浓度剖面外形之特征是杂质集中在表面,表面浓度最高,并随深度迅速减低,或是说表面浓度梯度gradient值极高;3、后驱入postdrive-in第二种定搀杂量的边界条件,具有高斯分布Gaussiandistribution的浓度解析解;对应之扩散处理程序叫做「后驱入」,即一般之高温退火程序;基本上只维持炉管的驱入工作温度,扩散源却不再释放;或问曰:定搀杂量的起始边界条件自何而来答案是「前扩散」制程之结果;盖先前「前扩散」制作出之杂质浓度集中于表面,可近似一定搀杂量的边界条件也至于为什么扩散要分成此二类步骤,当然不是为了投数学解析之所好,而是因应阻值调变之需求;原来「前扩散」的杂质植入剂量很快达到饱和,即使拉长「前扩散」的时间,也无法大幅增加杂质植入剂量,换言之,电性上之电阻率resistivity特性很快趋稳定;但「后驱入」使表面浓度及梯度减低因杂质由表面往深处扩散,却又营造出再一次「前扩散」来增加杂质植入剂量的机会;所以,借着多次反复的「前扩散」与「后驱入」,既能调变电性上之电阻率特性,又可改变杂质电阻之有效截面积,故依大家熟知之电阻公式;其中是电阻长度可设计出所需导电区域之扩散程序;4、扩散之其它要点,简述如下:1扩散制程有批次制作、成本低廉的好处,但在扩散区域之边缘所在,有侧向扩散的误差,故限制其在次微米sub-micron制程上之应用;2扩散之后的阻值量测,通常以四探针法four-pointprobemethod行之,示意参见图2-5;目前市面已有多种商用机台可供选购;3扩散所需之图形定义pattern及遮掩masking,通常以氧化层oxide充之,以抵挡高温之环境;一微米厚之氧化层,已足敷一般扩散制程之所需;二微影Photo-Lithography1、正负光阻微影光蚀刻术起源于照相制版的技术;自1970年起,才大量使用于半导体制程之图形转写复制;原理即利用对紫外线敏感之聚合物,或所谓光阻photo-resist之受曝照与否,来定义该光阻在显影液developer中是否被蚀除,而最终留下与遮掩罩幕,即光罩mask相同或明暗互补之图形;相同者称之「正光阻」positive resist,明暗互补者称之「负光阻」negative resist,如图2-6所示;一般而言,正光阻,如AZ-1350、AZ-5214、FD-6400L等,其分辨率及边缘垂直度均佳,但易变质,储存期限也较短约半年到一年之间,常用于学术或研发单位;而负光阻之边缘垂直度较差,但可储存较久,常为半导体业界所使用;2、光罩前段述及的光罩制作,是微影之关键技术;其制作方式经几十年之演进,已由分辨率差的缩影机由数百倍大的红胶纸rubby-lith图样缩影技术,改良为直接以计算机辅助设计制造CAD/CAM软件控制的雷射束laser-beam或电子束E-beam书写机,在具光阻之石英玻璃板上进行书写曝光,分辨率最小线宽也改进到微米的等级;由于激光打印机的分辨率越来越好,未来某些线宽较粗的光罩可望直接以打印机出图;举例而言,3386dpi的出图机,最小线宽约为七微米;3、对准机/步进机在学术或研发单位中之电路布局较为简易,一套电路布局可全部写在一片光罩中,或甚至多重复制;加上使用之硅晶圆尺寸较小,配合使用之光罩本来就不大;所以搭配使用之硅晶圆曝光机台为一般的「光罩对准机」mask aligner,如图2-7;换言之,一片晶圆只需一次对准曝光,便可进行之后的显影及烤干程序;但在业界中,使用的晶圆大得多,我们不可能任意造出7寸或9寸大小的光罩来进行对准曝光:一来电子束书写机在制备这样大的光罩时,会耗损巨量的时间,极不划算;二来,大面积光罩进行光蚀刻曝光前与晶圆之对准,要因应大面积精密定位及防震等问题,极为棘手所以工业界多采用步进机stepper进行对准曝光;也就是说,即使晶圆大到6或8寸,但光罩大小还是小小的1~2寸见方,一则光罩制备快速,二则小面积对准的问题也比较少;只是要曝满整片晶圆,要花上数十次「对准→曝光→移位」的重复动作;但即便如此,因每次「对准→曝光→移位」仅费时1秒左右,故一片晶圆的总曝光时间仍控制在1分钟以内,而保持了工厂的高投片率highthrough-put;即单位时间内完成制作之硅芯片数;图2-7 双面对准曝光对准系统国科会北区微机电系统研究中心;4、光阻涂布晶圆上微米厚度等级的光阻,是采用旋转离心spin-coating的方式涂布上去;光阻涂布机如图2-8所示;其典型程序包括:1晶圆表面前处理pre-baking:即在150°C下烘烤一段时间;若表面无氧化层,要另外先上助粘剂primer,如HMDS,再降回室温;换言之,芯片表面在涂敷光阻前要确保是亲水性hydrophilic;2送晶圆上真空吸附的转台,注入dispensing光阻,开始由低转速甩出多余的光阻并均布之,接着以转速数千rpm,减薄光阻至所需厚度;3将晶圆表层光阻稍事烤干定型,防止沾粘;但不可过干过硬,而妨碍后续的曝光显影;一般光阻涂布机的涂布结果是厚度不均;尤其在晶圆边缘部份,可能厚达其它较均匀部份的光阻3倍以上;另外,为了确保光阻全然涂布到整片晶圆,通常注入光阻的剂量,是真正涂布粘着在晶圆上之数十甚至数百倍,极其可惜;因为甩到晶圆外的光阻中有机溶剂迅速挥发逸散,成份大变,不能回收再使用;5、厚光阻德国Karl-Suss公司开发了一种新型的光阻涂布机,称为GYRSET,如图2-9所示,其卖点在于强调可减少一半的光阻用量,且得出更均厚的光阻分布;其原理极为单纯:只是在真空转台上加装了跟着同步旋转的盖子;如此一来,等于强迫晶圆与盖子之间的空气跟着旋转,那么光阻上便无高转速差的粘性旋转拖曳作用;故光阻在被涂布时,其与周遭流体之相对运动并不明显,只是离心的彻体力效果,使光阻稳定地、且是呈同心圆状地向外涂布;根据实际使用显示,GYRSET只需一般涂布机的55%光阻用量;另外,其也可应用于厚光阻之涂布厚度自数微米至数百微米不等;受涂基板也可由晶圆改为任意的工作外型,而不会造成边缘一大部份面积厚度不均的花花外貌;注厚光阻是新近发展出来,供微机电研究使用的材料,如IBM的SU-8系列光阻,厚度由数微米至100微米不等,以GYRSET涂布后,经过严格的烘干程序,再以紫外线或准分子雷射excimerlaser进行曝光显影后,所得到较深遂的凹状图案,可供进一步精密电铸electro-forming的金属微结构成长填塞;这种加工程序又称为「仿LIGA」制程poormansLIGA,即「异步X光之深刻模造术」;三蚀刻Etching蚀刻的机制,按发生顺序可概分为「反应物接近表面」、「表面氧化」、「表面反应」、「生成物离开表面」等过程;所以整个蚀刻,包含反应物接近、生成物离开的扩散效应,以及化学反应两部份;整个蚀刻的时间,等于是扩散与化学反应两部份所费时间的总和;二者之中孰者费时较长,整个蚀刻之快慢也卡在该者,故有所谓「reaction limited」与「diffusion limited」两类蚀刻之分;1、湿蚀刻最普遍、也是设备成本最低的蚀刻方法,其设备如图2-10所示;其影响被蚀刻物之蚀刻速率etchingrate的因素有三:蚀刻液浓度、蚀刻液温度、及搅拌stirring之有无;定性而言,增加蚀刻温度与加入搅拌,均能有效提高蚀刻速率;但浓度之影响则较不明确;举例来说,以49%的HF蚀刻SiO2,当然比BOEBuffered-Oxide-Etch;HF:NH4F =1:6快的多;但40%的KOH蚀刻Si的速率却比20%KOH慢湿蚀刻的配方选用是一项化学的专业,对于一般不是这方面的研究人员,必须向该化学专业的同侪请教;一个选用湿蚀刻配方的重要观念是「选择性」selectivity,意指进行蚀刻时,对被蚀物去除速度与连带对其他材质如蚀刻掩膜;etching mask,或承载被加工薄膜之基板;substrate的腐蚀速度之比值;一个具有高选择性的蚀刻系统,应该只对被加工薄膜有腐蚀作用,而不伤及一旁之蚀刻掩膜或其下的基板材料;1等向性蚀刻isotropicetching大部份的湿蚀刻液均是等向性,换言之,对蚀刻接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异;故一旦定义好蚀刻掩膜的图案,暴露出来的区域,便是往下腐蚀的所在;只要蚀刻配方具高选择性,便应当止于所该止之深度;然而有鉴于任何被蚀薄膜皆有其厚度,当其被蚀出某深度时,蚀刻掩膜图案边缘的部位渐与蚀刻液接触,故蚀刻液也开始对蚀刻掩膜图案边缘的底部,进行蚀掏,这就是所谓的下切或侧向侵蚀现象undercut;该现象造成的图案侧向误差与被蚀薄膜厚度同数量级,换言之,湿蚀刻技术因之而无法应用在类似「次微米」线宽的精密制程技术2非等向性蚀刻anisotropicetching先前题到之湿蚀刻「选择性」观念,是以不同材料之受蚀快慢程度来说明;然而自1970年代起,在诸如JournalofElectro-ChemicalSociety等期刊中,发表了许多有关碱性或有机溶液腐蚀单晶硅的文章,其特点是不同的硅晶面腐蚀速率相差极大,尤其是<111>方向,足足比<100>或是<110>方向的腐蚀速率小一到两个数量级因此,腐蚀速率最慢的晶面,往往便是腐蚀后留下的特定面;这部份将在体型微细加工时再详述;2、干蚀刻干蚀刻是一类较新型,但迅速为半导体工业所采用的技术;其利用电浆plasma来进行半导体薄膜材料的蚀刻加工;其中电浆必须在真空度约10至Torr的环境下,才有可能被激发出来;而干蚀刻采用的气体,或轰击质量颇巨,或化学活性极高,均能达成蚀刻的目的;干蚀刻基本上包括「离子轰击」ion-bombardment与「化学反应」chemicalreaction两部份蚀刻机制;偏「离子轰击」效应者使用氩气argon,加工出来之边缘侧向侵蚀现象极微;而偏「化学反应」效应者则采氟系或氯系气体如四氟化碳CF4,经激发出来的电浆,即带有氟或氯之离子团,可快速与芯片表面材质反应;干蚀刻法可直接利用光阻作蚀刻之阻绝遮幕,不必另行成长阻绝遮幕之半导体材料;而其最重要的优点,能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高蚀刻率两种优点,换言之,本技术中所谓「活性离子蚀刻」reactiveionetch;RIE已足敷「次微米」线宽制程技术的要求,而正被大量使用中;四离子植入IonImplantation在扩散制程的末尾描述中,曾题及扩散区域之边缘所在,有侧向扩散的误差,故限制其在次微米制程上之应用;但诚如干蚀法补足湿蚀法在次微米制程能力不足一样,此地另有离子植入法,来进行图案更精细,浓度更为稀少精准的杂值搀入;离子植入法是将III族或IV族之杂质,以离子的型式,经加速后冲击进入晶圆表面,经过一段距离后,大部份停于离晶圆表面微米左右之深度视加速能量而定,故最高浓度的地方,不似热扩散法在表面上;不过因为深度很浅,一般还是简单认定大部份离子是搀杂在表面上,然后进一步利用驱入drive-in来调整浓度分布,并对离子撞击过的区域,进行结构之修补;基本上,其为一低温制程,故可直接用光阻来定义植入的区域;五化学气相沉积ChemicalVaporDeposition;CVD到目前为止,只谈到以高温炉管来进行二氧化硅层之成长;至于其它如多晶硅poly-silicon、氮化硅silicon-nitride、钨或铜金属等薄膜材料,要如何成长堆栈至硅晶圆上基本上仍是采用高温炉管,只是因着不同的化学沉积过程,有着不同之工作温度、压力与反应气体,统称为「化学气相沉积」;既是化学反应,故免不了「质量传输」与「化学反应」两部份机制;由于化学反应随温度呈指数函数之变化,故当高温时,迅速完成化学反应;换言之,整体沉积速率卡在质量传输diffusion-limited;而此部份事实上随温度之变化,不像化学反应般敏感;所以对于化学气相沉积来说,如图2-11所示,提高制程温度,容易掌握沉积的速率或制程之重复性;然而高制程温度有几项缺点:高温制程环境所需电力成本较高;安排顺序较后面的制程温度若高于前者,可能破坏已沉积之材料;高温成长之薄膜,冷却至常温后,会产生因各基板与薄膜间热胀缩程度不同之残留应力residualstress;所以,低制程温度仍是化学气相沉积追求的目标之一,惟如此一来,在制程技术上面临之问题及难度也跟着提高;以下,按着化学气相沉积的研发历程,分别简介「常压化学气相沉积」、「低压化学气相沉积」、及「电浆辅助化学气相沉积」:1、常压化学气相沉积AtmosphericPressureCVD;APCVD最早研发的CVD系统,顾名思义是在一大气压环境下操作,设备外貌也与氧化炉管相类似;欲成长之材料化学蒸气自炉管上游均匀流向硅晶,至于何以会沉积在硅晶表面,可简单地以边界层boundarylayer理论作定性说明:当具黏性之化学蒸气水平吹拂过硅芯片时,硅芯片与炉管壁一样,都是固体边界,因着靠近芯片表面约1mm的边界层内速度之大量变化由边界层外缘之蒸气速度减低到芯片表面之0速度,会施予一拖曳外力,拖住化学蒸气分子;同时因硅芯片表面温度高于边界层外缘之蒸气温度,芯片将释出热量,来供给被拖住之化学蒸气分子在芯片表面完成薄膜材质解离析出之所需能量;所以基本上,化学气相沉积就是大自然「输送现象」transportphenomena的应用;常压化学气相沉积速度颇快,但成长薄膜的质地较为松散;另外若晶圆不采水平摆放的方式太费空间,薄膜之厚度均匀性thicknessuniformity不佳;2、低压化学气相沉积LowPressureCVD;LPCVD为进行50片或更多晶圆之批次量产,炉管内之晶圆势必要垂直密集地竖放于晶舟上,这明显衍生沉积薄膜之厚度均匀性问题;因为平板边界层问题的假设已不合适,化学蒸气在经过第一片晶圆后,黏性流场立即进入分离separation的状态,逆压力梯度reversedpressuregradient会将下游的化学蒸气带回上游,而一团混乱;在晶圆竖放于晶舟已不可免之情况下,降低化学蒸气之环境压力,是一个解决厚度均匀性的可行之道;原来依定义黏性流特性之雷诺数观察,动力黏滞系数ν随降压而变小,如此一来雷诺数激增,而使化学蒸气流动由层流laminarflow进入紊流turbulentflow;有趣的是紊流不易分离,换言之,其为一乱中有序之流动,故尽管化学蒸气变得稀薄,使沉积速度变慢,但其经过数十片重重的晶圆后,仍无分离逆流的现象,而保有厚度均匀,甚至质地致密的优点;以800oC、1 Torr成长之LPCVD氮化硅薄膜而言,其质地极为坚硬耐磨,也极适合蚀刻掩膜之用沉积速度约20分钟微米厚;3、电浆辅助化学气相沉积PlasmaEnhancedCVD;PECVD尽管LPCVD已解决厚度均匀的问题,但温度仍太高,沉积速度也不够快;为了先降低沉积温度,必须寻找另一能量来源,供化学沉积之用;由于低压对于厚度均匀性的必要性,开发低压环境之电浆能量辅助电浆只能存在于10~Torr下,恰好补足低温环境下供能不足的毛病,甚至于辅助之电浆能量效应还高于温度之所施予,而使沉积速率高过LPCVD;以350oC、1 Torr成长之PECVD氮化硅薄膜而言,其耐磨之质地适合IC最后切割包装packaging前之保护层passivationlayer使用沉积速度约5分钟微米厚;PECVD与RIE两机台之运作原理极为相似,前者用电浆来辅助沉积,后者用电浆去执行蚀刻;不同之处在于使用不同的电浆气源,工作压力与温度也不相同;六金属镀膜MetalDeposition又称物理镀膜PhysicalVaporDeposition;PVD,依原理分为蒸镀evaporation与溅镀sputtering两种;PVD基本上都需要抽真空:前者在10-6~10-7Torr的环境中蒸着金。
板上芯片封装(COB)板上芯片(Chip On Board, COB)工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点,然后将硅片直接安放在基底表面,热处理至硅片牢固地固定在基底为止,随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。
裸芯片技术主要有两种形式:一种是COB技术,另一种是倒装片技术(Flip Chip)。
板上芯片封装(COB),半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,并用树脂覆盖以确保可靠性。
虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
COB主要的焊接方法:(1)热压焊利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力,使焊区(如AI)发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层,从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的,此外,两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。
此技术一般用为玻璃板上芯片COG。
(2)超声焊超声焊是利用超声波发生器产生的能量,通过换能器在超高频的磁场感应下,迅速伸缩产生弹性振动,使劈刀相应振动,同时在劈刀上施加一定的压力,于是劈刀在这两种力的共同作用下,带动AI丝在被焊区的金属化层如(AI膜)表面迅速摩擦,使AI丝和AI膜表面产生塑性变形,这种形变也破坏了AI层界面的氧化层,使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合,从而形成焊接。
主要焊接材料为铝线焊头,一般为楔形。
(3)金丝焊球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术,因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。
而且它操作方便、灵活、焊点牢固(直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为0.07~0.09N/点),又无方向性,焊接速度可高达15点/秒以上。
金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊。
COB封装流程第一步:扩晶。
COB工艺流程及基本要求COB(Chip on Board)是一种将芯片直接封装到基板上的封装工艺。
COB工艺主要涉及芯片粘合、线路化、封装和测试等步骤。
以下是COB工艺流程及基本要求的详细介绍。
1.芯片准备:根据产品的需求,选取合适的芯片,并进行清洗和测试等处理。
2.材料准备:准备基板、接线金线、硅胶等材料,确保材料的质量和稳定性。
3.粘合:将芯片粘附到基板上,常用的粘合方式有热压和冷接。
4.线路化:根据芯片的引线布局,在基板上布线,连接芯片和其他组件。
5.封装:使用硅胶或环氧树脂等封装材料,将芯片和线路封装起来,保护芯片和线路不受外界环境的影响。
6.焊接:在封装完成后,对芯片的引线进行焊接,确保引线与基板的良好连接。
7.测试:对封装完成的芯片进行功能测试和可靠性测试,确保芯片的性能和质量符合要求。
1.温度控制:在整个COB工艺过程中,温度是一个非常重要的控制参数。
要根据材料的特性和工艺要求,合理控制温度,避免温度过高或过低对芯片和材料造成损害。
2.粘合强度:粘合是COB工艺中的关键步骤,粘合强度直接影响到芯片与基板的可靠性。
要使用合适的粘合剂,并且粘合剂要具有良好的粘附性和抗剪切性。
3.线路布线:线路布线是将芯片引脚与基板相连的关键步骤,要根据芯片的引线布局和产品需求,设计合理的线路布线,确保信号传输的稳定性和可靠性。
4.封装材料:封装材料要具有良好的耐高温性和抗湿度性,以保护芯片不受外界环境的影响。
同时,封装材料也要具有良好的黏附性,确保封装的牢固性。
5.引线焊接:引线焊接是将芯片的引脚与基板相连接的关键步骤,要保证焊点的质量良好,焊接后的引线和基板之间要有良好的接触。
6.功能和可靠性测试:封装完成的芯片需要进行功能和可靠性测试,以确保芯片能够正常工作,并且在长时间使用中能够保持其性能和可靠性。
总之,COB工艺是一种将芯片直接封装到基板上的封装工艺,涉及粘合、线路化、封装和测试等步骤。
COB工艺的基本要求包括温度控制、粘合强度、线路布线、封装材料、引线焊接以及功能和可靠性测试等方面。
COB制作工艺流程及设备应用情况COB (Chip on Board)制作工艺流程及设备应用情况COB制作工艺是将电子芯片(IC)直接粘贴在线路板(PCB)的表面上,然后通过线缆进行电路连接的一种封装技术。
相比于传统的封装技术,如QFP、BGA等,COB制作工艺具有尺寸小、重量轻、成本低等优势。
在COB制作过程中,需要使用到一系列设备:1.IC贴装机:IC贴装机是COB制作过程中最关键的设备之一、它用于将IC芯片精确地贴在PCB上,贴装机通过引导针、真空吸附等机械手段将IC精准地定位在PCB的特定位置上,并确保IC与PCB的电路相连。
2.热压机:在IC贴装完成后,需要使用热压机将IC芯片与PCB进行牢固的黏合。
热压机通过加热和压力的双重作用,将IC芯片与PCB上的导电胶水进行固化,从而确保芯片在使用过程中不会脱落。
3.焊接设备:在COB制作工艺中,还需要进行电路的连线焊接。
这个过程通常使用焊锡丝和焊锡炉来完成。
焊锡丝在炉子中熔化,然后通过机械移动或人工操作,将焊锡丝与芯片引脚和PCB上的焊盘连接。
4.清洗设备:在COB制作完成后,需要对PCB进行清洗,以去除焊锡残留物、胶水残留物等杂质。
清洗设备通常使用喷淋式清洗机,使用喷淋喷头将清洗液均匀地喷洒在PCB上,然后通过高压水流将杂质冲走。
以上是COB制作工艺中常用的设备,下面将介绍COB制作的工艺流程:1.PCB准备:首先,需要准备好空的PCB板,并进行表面处理,以提高黏附性和贴装质量。
2.粘贴IC芯片:使用IC贴装机将IC芯片粘贴到PCB上的特定位置。
贴装机通过引导针和真空吸附等方式,确保IC芯片的正确定位和黏附。
3.热压黏合:将贴好的IC芯片和PCB放入热压机中,通过加热和压力,将芯片与PCB的导电胶水进行牢固黏合。
4.连线焊接:使用焊锡丝和焊锡炉,将IC芯片的引脚与PCB上的焊盘进行焊接,以建立电路连接。
5.清洗:使用清洗设备对PCB进行清洗,以去除焊锡残留物、胶水残留物等杂质。
cob工艺技术文档Cob工艺技术文档一、概述Cob工艺技术是现代电子产品制造中常用的一种封装技术,主要应用于LED灯具、半导体芯片等器件的生产。
其特点是将多个芯片、器件或晶体管集成在一个底座上,通过共同焊接获得电气连接。
本文档将介绍Cob工艺技术的工艺流程、材料要求和质量控制要点。
二、工艺流程Cob工艺技术的工艺流程主要包括以下几个步骤:1. 底座制备:选择适当的封装基材,如陶瓷基板、铝基板等,进行清洗和涂布处理,确保表面的平整和粘附力。
2. 芯片放置:将LED芯片或其他器件按照设计要求,精确地放置在底座上的预定位置。
必要时可以使用显微镜进行辅助定位。
3. 焊接连接:使用合适的焊接工艺,如金线焊接、薄膜焊接等,将芯片与底座之间的电气连接实现。
根据具体要求,可以选择手工焊接或自动焊接。
4. 封装保护:对焊接连接进行封装保护,防止灰尘、湿气等外界环境因素对器件的影响。
可以使用环氧树脂封装、注塑封装等不同的封装方法。
5. 电性能测试:对封装完毕的器件进行电性能测试,如电流、电压、亮度等参数的测试,以确保器件的质量和性能符合要求。
三、材料要求1. 底座:选择合适的底座材料,要求具有良好的导热性、机械强度和尺寸稳定性。
常用的材料有陶瓷、铝基板、Copper on Ceramic等。
2. 焊接材料:选择合适的焊锡材料,要求具有良好的焊接性能、导电性能和可靠性。
常用的材料有金线、银浆、导电胶水等。
3. 封装材料:选择合适的封装材料,要求具有良好的绝缘性能、粘附性能和耐高温性能。
常用的材料有环氧树脂、注塑料、硅胶等。
四、质量控制要点1. 底座平整度:底座表面的平整度对于芯片放置和焊接连接至关重要,需要进行尺寸和表面质量的检查,确保底座的平整度达到要求。
2. 焊接质量:焊接连接质量直接影响器件的性能和可靠性,需要进行焊点的检查和测试,确保焊接质量达到要求。
3. 封装完整性:封装过程中需要注意防止灰尘、湿气等外界环境因素对器件的影响,封装的密封性要达到要求,可以进行抽真空、涂胶等措施。
COB工艺流程及应用优缺点COB(Chip On Board)工艺是一种将芯片直接焊接在基板上的封装工艺。
相比于传统的SMD(Surface Mount Device)封装工艺,COB工艺具有独特的优点和缺点。
1.准备工作:选择合适的芯片和基板,清洗基板表面,确保其干净和平整。
2.焊接芯片:将芯片通过焊接设备精确地放置在基板上,使用导电胶水或焊锡粘着芯片和基板。
3.导线连接:使用导线将芯片的引脚与基板上的金属线连接,通常使用焊线或发现线。
4.封装:将芯片和导线加上封装层,通常使用环氧树脂封装,以提供机械保护和电气隔离。
5.测试:进行完全焊接的产品的测试,以确保其正常工作和质量。
1.大功率和高亮度:通过COB工艺封装的芯片可以实现更高的功率和亮度,因为芯片直接焊接在基板上,散热效果更好。
2.尺寸小:COB工艺可以实现更紧凑的封装,因为直接焊接芯片比传统的SMD封装更节省空间。
3.可靠性高:COB工艺减少了组装过程中的一些关键环节,如焊接接口等,所以芯片与基板之间的电气连接更可靠,降低了故障率。
4.良好的散热性能:由于芯片直接接触到基板,所以热量能更快地通过基板散热,提高了封装的散热性能。
然而,COB工艺也存在一些缺点:1.成本较高:COB工艺要求较高的技术和设备投资,导致其成本较高。
2.光角度受限:由于芯片直接与基板接触,所以光的发射角度受到一定限制,不适合一些应用中需要广角度光线的场合。
3.维修困难:一旦芯片出现故障,修复和更换芯片比较困难,需要专业设备和技术支持。
综上所述,COB工艺在一些特定的应用中具有明显的优势,如大功率和高亮度的LED照明等。
然而,由于其成本和一些限制条件,COB工艺仍然有一定的局限性,在选择封装工艺时需要权衡各种因素。
COB(Chip On Board)的制程简单介绍前面提及 COB 的生产与 IC 的封装制程几乎是一致的,除了把 leadframe 改成了 PCB,把封胶由 molding 改成 dispensing,少了 triming & marking 的动作,其实还少了 plating ,但 plating 其实已经包含在 PCB 的制程中了。
另外,它对环境洁净度的需求也是满高的,因为最近 COB 的制程也随着 IC 的chip 制程演化而越做越小,因此任何小小的毛屑或是脏东西都可能影响到其焊线的牢靠性,金属性的沾污更可能导致相邻焊点间的短路。
本篇文章会先大致介绍一下COB的制造流程与对无尘室的要求:COB的制造流程图(Process flow chart)从这张流程图可以大致看出COB会需要用到 PCB(电路板)、Die(晶圆)、 Silver glue(银胶)、Al wire(铝线)、Epoxy(环氧树脂)等材料,有些材料或许可以有替代品,但原则上不可以没有;制程上会用到晶圆吸嘴(die attach)、打线机(wire bonding) 、点胶机(Dispenser)、烤箱(Oven),还有测试机台。
看起来很简单,其实也真的很简单,只要把建一个无尘室的房间,买进必要的机台就可以生产了,但要达到99%以上的良率,纪律及制程管控是一定需要的。
后来我们再一一的详细介绍吧!COB的环境要求—无尘室建议一定要有洁净室/无尘室 (Clean Room)且等级(Class)最好在100K以下,IC 封装测试业的无尘室一般都要求在10k或甚至1k,晶圆厂就更高等级了。
因为COB的制程属于晶圆封装等级,所以任何小小的微粒沾污于焊接点都会造成焊线结质量构的严重不良,就把房子盖在有垃圾的地基上,房子怎么稳固呢。
相关阅读:无尘室(Clean Room)的级数标准规格基本的无尘衣帽防护也有其必要,不一定需要套头包成肉粽式的无尘衣,但基本的帽子、衣服、及静电鞋都是必须的,最主要是避免 wire bond 时微尘到处飞沾污到焊线位置。
cob半导体封装工艺一、COB的含义COB(Chip On Board),又称芯片直接贴装技术,是一种将裸芯片直接安装在印刷电路板(PCB)上,随后进行引线键合,并利用有机胶将芯片与引线封装保护的工艺技术。
这一过程实现了芯片与电路板电极之间在电气和机械层面的连接。
COB工艺是一种与表面贴装技术(SMD)封装相区别的新型封装方式。
相较于传统工艺,COB具备较高的设备精度,封装流程简便,且间距可以做到更小。
因此,它特别适用于加工线数较多、间隙较细、面积要求较小的PCB板。
在COB工艺中,芯片在焊接压接后采用有机胶进行固化密封保护,从而确保焊点及焊线免受外界损伤,进而实现极高的可靠性。
二、COB封装的工艺流程及步骤:1.擦板:在COB工艺流程中,由于PCB等电子板上存在焊锡残渣和灰尘污渍,下一阶段的固晶和焊线等工序可能会导致不良产品增多和报废。
为解决此问题,厂家需对电子线路板进行清洁。
2.固晶:传统工艺采用点胶机或手动点胶,在PCB印刷线路板的IC位置上涂上适量红胶,再用真空吸笔或镊子将IC裸片正确放置在红胶上。
3.烘干:将涂好红胶的裸片放入热循环烘箱中烘烤一段时间,也可自然固化(时间较长)。
4.绑定:采用铝丝焊线机,将晶片(如LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接,即COB的内引线焊接。
5. 前测:使用专用检测工具(根据COB不同用途选择不同设备,简单的高精密度稳压电源)检测COB板,对不合格的板子进行重新返修。
6.封胶:将适量黑胶涂在绑定好的晶粒上,并根据客户要求进行外观封装。
7.固化:将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置,可根据要求设定不同的烘干时间。
8.测试:采用专用检测工具对封装好的PCB印刷线路板进行电气性能测试,以区分好坏优劣。
相较于其他封装技术,COB技术具有价格低(仅为同芯片的1/3左右)、节约空间、工艺成熟等优势,因此在半导体封装领域得到广泛应用。
三、主要焊接方法1、热压焊:此方法通过加热和加压力使金属丝与焊区紧密结合。
[技術] COB (Chip On Board) 製程介紹/簡介/注意事項 ICOB (Chip On Board)在電子製造業並不是一項新鮮的技術,但最近我卻常常被問到相關的問題及資料索取。
也許真的是產品越來越小了,而較進階的技術又太貴,所以又有人回過頭來考慮COB的製程。
這裡我就把多年前架設及操作COB的經驗重新整理,一方面是提醒自己這項工藝,另一方面是提供參考,當然有些資訊可能並不是最新,僅供參考。
IC、COB、及Flip Chip (COG)的演進歷史下圖可以了解電子晶片封裝的的演進歷史從IC封裝→ COB → Flip Chip (COG),尺寸越來越小。
其中COB只能說是介於目前技術的中間過度產品。
COB是直接將裸晶圓(die)黏貼在電路板(PCB)上,並將導線/焊線(wire)直接焊接(Bonding)在PCB的鍍金線路上,再透過封膠的技術,有效的將IC製造過程中的封裝步驟轉移到電路板上直接組裝。
以前COB技術一般運用對信賴度比較不重視的消費性電子產品上,如玩具、計算器、小型顯示器、鐘錶等日常生活用品中,因為一般製作COB的廠商大都是因為低成本(Low Cost)的考量。
現今,有越來越多的廠商看上它的小尺寸,以及產品輕薄短小的趨勢,運用上有越來越廣的趨勢,如手機,照相機等要求短小的產品之中。
COB還有另一項優點使某些廠商特別鍾愛它。
由於需要封膠的關係,一般的COB 會把所有的對外導線接腳全部都封在環氧樹脂(Epoxy)之中,對那些喜歡破解別人設計的駭客可能因為這個特性而需要花更多的時間來破解,間接的達到防駭安全等級的提升。
(※:防駭安全等級是由花費時間以破解一項技術的多寡來決定的)COB的環境要求建議要有潔淨室(Clean Room)且等級(Class)最好在100K以下。
因為COB的製程屬於晶圓封裝等級,任何小小的微粒沾污於焊接點都會造成嚴重的不良。
基本的無塵衣帽也有其必要,不需套頭包成肉粽式的無塵衣,但基本的帽子、衣服、及靜電鞋都是必須的。
COB简介及工艺COB(Chip-on-Board),也称为芯片直接贴装技术,是指将裸芯片直接粘贴在印刷电路板上,然后进行引线键合,再用有机胶将芯片和引线包封保护的工艺。
和常规工艺相比,本工艺封装密度高,工序简便。
COB技术的优点:1、性能更优越:采用cob技术,将芯片裸die直接绑定在pcb板上,消除了对引线键合连接的要求,增加了输入/输出(I/O)的连接密度,产品性能更加可靠和稳定。
2、集成度更高:采用cob技术,消除了芯片与应用电路板之间的链接管脚,提高了产品的集成度。
3、体积更小:采用cob技术,由于可以在pcb双面进行绑定贴装,相应减小了cob应用模块的体积,扩大了cob模块的应用空间。
4、更强的易用性、更简化的产品工艺流程:采用了独创的集束总线技术,cob板和应用板之间采用插针方便互连,免除了使用芯片必须经过的焊接等工艺流程,降低了产品使用难度,简化了产品流程,同时使得产品更易更换,增强了产品易用性。
5、更低的成本:cob技术是直接在pcb板上进行绑定封装,免除了芯片需要植球、焊接等加工过程的成本,且用户板的设计更加简单,只需要单层板就可实现,有效降低了嵌入式产品的成本。
COB工艺流程及基本要求工艺流程及基本要求:清洁PCB---滴粘接胶---芯片粘贴---测试---封黑胶加热固化---测试---入库1.清洁PCB清洗后的PCB板仍有油污或氧化层等不洁部分,用皮擦试帮定位或测试针位,对擦拭的PCB板要用毛刷刷干净或用气枪吹净方可流入下一工序。
对于防静电严的产品要用离子吹尘机。
清洁的目的的为了把PCB板邦线焊盘上的灰尘和油污等清除干净以提高邦定的品质。
2.滴粘接胶滴粘接胶的目的是为了防止产品在传递和邦线过程中DIE脱落,在COB工序中通常采用针式转移和压力注射法:针式转移法:用针从容器里取一小滴粘剂点涂在PCB上,这是一种非常迅速的点胶方法。
压力注射法:将胶装入注射器内,施加一定的气压将胶挤出来,胶点的大小由注射器喷口口径的大小及加压时间和压力大小决定与与粘度有关。
cob芯片工艺1. 概述cob芯片工艺指的是Chip on Board的制程技术,是一种新型的半导体封装技术。
传统的半导体封装技术中,芯片通常是先进行封装封装,再焊接至电路板。
而cob芯片工艺,是将裸露的芯片直接贴合在PCB上,利用导电胶水或焊线进行连接,在简化封装过程的同时提高了电路的可靠性和性能。
2. cob芯片工艺的优势cob芯片工艺相较于传统封装技术具有以下几个优势:2.1 尺寸小由于cob芯片工艺省去了芯片封装,因此芯片和PCB之间的距离很小,可以实现非常紧凑的设计。
这对于一些有尺寸限制的应用场景非常重要,如便携设备、空间受限的电子产品等。
2.2 散热性能优秀由于芯片直接贴合在PCB上,通过PCB整体散热,相比于传统封装技术有更好的散热性能。
这对于功耗较高的芯片来说尤为重要,可以避免过热对芯片性能和寿命的影响。
2.3 电信号传输短延迟cob芯片工艺中,芯片直接贴合在PCB上,电信号传输距离短,减少了信号延迟。
这对于一些对实时性要求较高的应用场景非常有利,如光通信、高频电路等。
2.4 可靠性高由于芯片直接贴合在PCB上,与传统封装技术相比,cob芯片工艺的连接更为牢固,减少了外部环境因素对连接的影响,提高了电路的稳定性和可靠性。
3. cob芯片工艺的应用领域cob芯片工艺由于其优势,被广泛应用于以下领域:3.1 LED照明LED照明中,cob芯片工艺可以实现尺寸小、散热好的设计,满足高亮度、高可靠性的要求。
3.2 汽车电子在汽车电子中,cob芯片工艺可以应用于电子控制单元(ECU)、车载电子、车灯等模块,具有尺寸小、散热好、可靠性高的优势。
3.3 通讯设备在通讯设备中,cob芯片工艺可以应用于天线、射频模块等,具有尺寸小、传输短延迟、可靠性高的特点。
3.4 传感器在传感器领域,cob芯片工艺可以实现尺寸小、散热好的设计,满足高性能、高可靠性的要求。
4. cob芯片工艺的制程步骤cob芯片工艺的制程步骤如下:4.1 芯片切割将芯片从硅晶圆切割成单个芯片。
C O B半导体制程技术 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#cob半导体制程技术微机电制作技术,尤其是最大宗以硅半导体为基础的微细加工技术(silicon-basedmicromachining),原本就肇源于半导体组件的制程技术,所以必须先介绍清楚这类制程,以免沦于夏虫语冰的窘态。
一、洁净室一般的机械加工是不需要洁净室(clean?room)的,因为加工分辨率在数十微米以上,远比日常环境的微尘颗粒为大。
但进入半导体组件或微细加工的世界,空间单位都是以微米计算,因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上,便有可能影响到其上精密导线布局的样式,造成电性短路或断路的严重后果。
为此,所有半导体制程设备,都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中,这就是洁净室的来由。
洁净室的洁净等级,有一公认的标准,以class?10为例,意谓在单位立方英尺的洁净室空间内,平均只有粒径微米以上的粉尘10粒。
所以class后头数字越小,洁净度越佳,当然其造价也越昂贵(参见图2-1)。
为营造洁净室的环境,有专业的建造厂家,及其相关的技术与使用管理办法如下:1、内部要保持大于一大气压的环境,以确保粉尘只出不进。
所以需要大型鼓风机,将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。
2、为保持温度与湿度的恒定,大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。
换言之,鼓风机加压多久,冷气空调也开多久。
3、所有气流方向均由上往下为主,尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配,使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。
4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。
5、所有人事物进出,都必须经过空气吹浴(airshower)的程序,将表面粉尘先行去除。
6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源,为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣,除了眼睛部位外,均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内,工作人员几乎穿戴得像航天员一样。
)当然,化妆是在禁绝之内,铅笔等也禁止使用。
7、除了空气外,水的使用也只能限用去离子水(DIwater,de-ionizedwater)。
一则防止水中粉粒污染晶圆,二则防止水中重金属离子,如钾、钠离子污染金氧半(MOS)晶体管结构之带电载子信道(carrierchannel),影响半导体组件的工作特性。
去离子水以电阻率(resistivity)来定义好坏,一般要求至Ω-cm以上才算合格;为此需动用多重离子交换树脂、RO逆渗透、与UV紫外线杀菌等重重关卡,才能放行使用。
由于去离子水是最佳的溶剂与清洁剂,其在半导体工业之使用量极为惊人!8、洁净室所有用得到的气源,包括吹干晶圆及机台空压所需要的,都得使用氮气(98%),吹干晶圆的氮气甚至要求%以上的高纯氮!以上八点说明是最基本的要求,另还有污水处理、废气排放的环保问题,再再需要大笔大笔的建造与维护费用!二、晶圆制作硅晶圆(siliconwafer)是一切集成电路芯片的制作母材。
既然说到晶体,显然是经过纯炼与结晶的程序。
目前晶体化的制程,大多是采「柴可拉斯基」(Czycrasky)拉晶法(CZ法)。
拉晶时,将特定晶向(orientation)的晶种(seed),浸入过饱和的纯硅熔汤(Melt)中,并同时旋转拉出,硅原子便依照晶种晶向,乖乖地一层层成长上去,而得出所谓的晶棒(ingot)。
晶棒的阻值如果太低,代表其中导电杂质(impuritydopant)太多,还需经过FZ法(floating-zone)的再结晶(re-crystallization),将杂质逐出,提高纯度与阻值。
辅拉出的晶棒,外缘像椰子树干般,外径不甚一致,需予以机械加工修边,然后以X光绕射法,定出主切面(primaryflat)的所在,磨出该平面;再以内刃环锯,削下一片片的硅晶圆。
最后经过粗磨(lapping)、化学蚀平(chemicaletching)与抛光(polishing)等程序,得出具表面粗糙度在微米以下抛光面之晶圆。
(至于晶圆厚度,与其外径有关。
)刚才题及的晶向,与硅晶体的原子结构有关。
硅晶体结构是所谓「钻石结构」(diamond-structure),系由两组面心结构(FCC),相距(1/4,1/4,1/4)晶格常数(latticeconstant;即立方晶格边长)叠合而成。
我们依米勒指针法(Millerindex),可定义出诸如:{100}、{111}、{110}等晶面。
所以晶圆也因之有{100}、{111}、{110}等之分野。
有关常用硅晶圆之切边方向等信息,请参考图2-2。
现今半导体业所使用之硅晶圆,大多以{100}硅晶圆为主。
其可依导电杂质之种类,再分为p型(周期表III族)与n型(周期表V族)。
由于硅晶外貌完全相同,晶圆制造厂因此在制作过程中,加工了供辨识的记号:亦即以是否有次要切面(secondaryflat)来分辨。
该次切面与主切面垂直,p型晶圆有之,而n型则阙如。
{100}硅晶圆循平行或垂直主切面方向而断裂整齐的特性,所以很容易切成矩形碎块,这是早期晶圆切割时,可用刮晶机(scriber)的原因(它并无真正切断芯片,而只在表面刮出裂痕,再加以外力而整齐断开之。
)事实上,硅晶的自然断裂面是{111},所以虽然得到矩形的碎芯片,但断裂面却不与{100}晶面垂直!以下是订购硅晶圆时,所需说明的规格:项目说明晶面 {100}、{111}、{110}±1o外径(寸) 3 4 5 6厚度(微米) 300~450 450~600 550~650 600~750(±25)杂质 p型、n型阻值(Ω-cm) (低阻值)~100(高阻值)制作方式 CZ、FZ(高阻值)抛光面单面、双面平坦度(埃) 300~3,000三、半导体制程设备半导体制程概分为三类:(1)薄膜成长,(2)微影罩幕,(3)蚀刻成型。
设备也跟着分为四类:(a)高温炉管,(b)微影机台,(c)化学清洗蚀刻台,(d)电浆真空腔室。
其中(a)~(c)机台依序对应(1)~(3)制程,而新近发展的第(d)项机台,则分别应用于制程(1)与(3)。
由于坊间不乏介绍半导体制程及设备的中文书籍,故本文不刻意锦上添花,谨就笔者认为较有趣的观点,描绘一二!(一)氧化(炉)(Oxidation)对硅半导体而言,只要在高于或等于1050℃的炉管中,如图2-3所示,通入氧气或水汽,自然可以将硅晶的表面予以氧化,生长所谓干氧层(dryz/gate?oxide)或湿氧层(wet/fieldoxide),当作电子组件电性绝缘或制程掩膜之用。
氧化是半导体制程中,最干净、单纯的一种;这也是硅晶材料能够取得优势的特性之一(他种半导体,如砷化镓GaAs,便无法用此法成长绝缘层,因为在550℃左右,砷化镓已解离释放出砷!)硅氧化层耐得住850℃~1050℃的后续制程环境,系因为该氧化层是在前述更高的温度成长;不过每生长出1?微米厚的氧化层,硅晶表面也要消耗掉微米的厚度。
以下是氧化制程的一些要点:(1)氧化层的成长速率不是一直维持恒定的趋势,制程时间与成长厚度之重复性是较为重要之考虑。
(2)后长的氧化层会穿透先前长的氧化层而堆积于上;换言之,氧化所需之氧或水汽,势必也要穿透先前成长的氧化层到硅质层。
故要生长更厚的氧化层,遇到的阻碍也越大。
一般而言,很少成长2微米厚以上之氧化层。
(3)干氧层主要用于制作金氧半(MOS)晶体管的载子信道(channel);而湿氧层则用于其它较不严格讲究的电性阻绝或制程罩幕(masking)。
前者厚度远小于后者,1000~?1500埃已然足够。
(4)对不同晶面走向的晶圆而言,氧化速率有异:通常在相同成长温度、条件、及时间下,{111}厚度≧{110}厚度>{100}厚度。
(5)导电性佳的硅晶氧化速率较快。
(6)适度加入氯化氢(HCl)氧化层质地较佳;但因容易腐蚀管路,已渐少用。
(7)氧化层厚度的量测,可分破坏性与非破坏性两类。
前者是在光阻定义阻绝下,泡入缓冲过的氢氟酸(BOE,BufferedOxideEtch,系HF与NH4F以1:6的比例混合而成的腐蚀剂)将显露出来的氧化层去除,露出不沾水的硅晶表面,然后去掉光阻,利用表面深浅量测仪(surfaceprofileroralphastep),得到有无氧化层之高度差,即其厚度。
(8)非破坏性的测厚法,以椭偏仪(ellipsometer)或是毫微仪(nano-spec)最为普遍及准确,前者能同时输出折射率(refractive?index;用以评估薄膜品质之好坏)及起始厚度b与跳阶厚度a(总厚度t=ma+b),实际厚度(需确定m之整数值),仍需与制程经验配合以判读之。
后者则还必须事先知道折射率来反推厚度值。
(9)不同厚度的氧化层会显现不同的颜色,且有2000埃左右厚度即循环一次的特性。
有经验者也可单凭颜色而判断出大约的氧化层厚度。
不过若超过微米以上的厚度时,氧化层颜色便渐不明显。
(二)扩散(炉)(diffusion)1、扩散搀杂半导体材料可搀杂n型或p型导电杂质来调变阻值,却不影响其机械物理性质的特点,是进一步创造出p-n接合面(p-n?junction)、二极管(diode)、晶体管(transistor)、以至于大千婆娑之集成电路(IC)世界之基础。
而扩散是达成导电杂质搀染的初期重要制程。
众所周知,扩散即大自然之输送现象(transportphenomena);质量传输(mass?transfer)、热传递(heat?transfer)、与动量传输(momentumtransfer;即摩擦拖曳)皆是其实然的三种已知现象。
本杂质扩散即属于质量传输之一种,唯需要在850oC以上的高温环境下,效应才够明显。
由于是扩散现象,杂质浓度C?(concentration;每单位体积具有多少数目的导电杂质或载子)服从扩散方程式如下:这是一条抛物线型偏微分方程式,同时与扩散时间t及扩散深度x有关。
换言之,在某扩散瞬间(t固定),杂质浓度会由最高浓度的表面位置,往深度方向作递减变化,而形成一随深度x变化的浓度曲线;另一方面,这条浓度曲线,却又随着扩散时间之增加而改变样式,往时间无穷大时,平坦一致的扩散浓度分布前进!既然是扩散微分方程式,不同的边界条件(boundary?conditions)施予,会产生不同之浓度分布外形。
固定表面浓度(constantsurfaceconcentration)与固定表面搀杂量(constantsurfacedosage),是两种常被讨论的具有解析精确解的扩散边界条件(参见图2-4):2、前扩散(pre-deposition)第一种定浓度边界条件的浓度解析解是所谓的互补误差函数(complementaryerrorfunction),其对应之扩散步骤称为「前扩散」,即我们一般了解之扩散制程;当高温炉管升至工作温度后,把待扩散晶圆推入炉中,然后开始释放扩散源(p型扩散源通常是固体呈晶圆状之氮化硼【boron-nitride】芯片,n型则为液态POCl3之加热蒸气)进行扩散。