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半导体封装制程 die attach 胶 EPOXY 工艺培训教材

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【2024版】外延工艺培训课件

【2024版】外延工艺培训课件
工艺（SiCl4)：1、处理硅片2、基座的HCl腐蚀去硅程序（1）N2预冲洗（2）H2预冲洗（3）升温（两步）（4）HCl排空、腐蚀（5）H2冲洗（6）N2冲洗3、外延生长（1）N2预冲洗（2）H2预冲洗
（3）升温（两步）（4）HCl排空、抛光（5）H2清洗（6）外延生长（7）H2清洗-降低自掺杂效应（8）降温（9）N2清洗
反应物和载气（如H2）一起被引入反应器中，而晶片一般维持在650℃到850℃的范围。必须有足够的砷的过蒸汽压，以防止衬底和生长层的热分解。
3.7.1 外延生长原理1 气相外延外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的技术，新单晶的晶向取决于衬底，由衬底向外外延而成。外延方法很多，硅半导体器件中通常采用硅的气相外延法。其过程是：四氯化硅（SiCl4)或硅烷（SiH4)，在加热的硅衬底表面与氢发生反应或自身发生热分解，还原成硅，并以单晶形式沉积在硅衬底表面。
2外延生长设备
外延系统应满足如下要求：(1)气密性好(2)温度均匀且精确可控，能保证衬底均匀地升温与降温；(3)气流均匀分布(4)反应剂与掺杂计的浓度及流量精确可控(5)管道、阀门用不锈钢制造，并保证连接可靠。(6)要使用多个流量计使反应剂与掺杂计的浓度及流量精确可控。(7)石墨基座由高纯墨制成。加热采用射频感应加热方式。
1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist) 天才只意味着终身不懈的努力。21.5.265.26.202108:3008:30:57May-2108:302、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年五月二十六日2021年5月26日星期三3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。08:305.26.202108:305.26.202108:3008:30:575.26.202108:305.26.20214、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行5.26.20215.26.202108:3008:3008:30:5708:30:575、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday, May 26, 2021May 21Wednesday, May 26, 20215/26/2021

EPOXY 教育训练资料

EPOXY 教育训练资料

2.6.2 原材料之秤重 Raw material weighing
原材料如主剂(环氧树酯)和硬化 剂(胺系)及填料(银粉)经过原物料 检验合格后，依据其所需调配之 比重，以天平加以秤重 。
2.6.3 主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)之混合
Epoxy and Hardness (Amine) and Filler (Silver flak) mixing
Diluents(稀释液) Curing Agents/Hardeners(烘烤 剂/硬化剂) Accelerators(催化剂) Fillers(填料)
Purpose(目的)
Adhesion(黏着强度)
Viscosity control(控制黏度) Polymerization of Resin(聚合树脂) Polymerization of Resin(聚合树脂) Control of viscosity, CTE and Electrical/Thermal conductivity(控制黏 度,热膨胀系数和导电/导热度)
3.结论
1.前言
目的:
本课程为银胶之制造流程介绍与其应用，您了解银
胶接合之物理特性及其制造流程。
2. 本文
2.1银胶接合剂的成分 Epoxy adhesive composition
银胶接合剂是为了将芯片固定在基板或钉架所 使用之接合剂，有含银填料(Filler)之导电性型 与含氧化铝(Silicon)或铁弗龙(PTFE)填料之绝 缘型两种。
Modulus @260° C
Moisture Absorption(吸水率) Thermal Conductivity(热传导性)
GPa
% W/mK
0.1

韦尔半导体封装工艺介绍

韦尔半导体封装工艺介绍
➢存放条件：零下5°保存，常温下需回温24小时；
Raw Material in Assembly(封装 原材料)
【Epoxy】银浆
➢成分为环氧树脂填充金属粉末（Ag）；
➢有三个作用：将Die固定在Die Pad上； 散热作用，导电作用；
➢-50°以下存放，使用之前回温24小时；
Typical Assembly Process Flow
BGA采用的是Substrate；
Raw Material in Assembly(封装 原材料)
【Gold Wire】焊接金线
➢实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接；
➢金线采用的是99.99%的高纯度金； ➢同时，出于成本考虑，目前有采用铜
线和铝线工艺的。优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低； ➢线径范围；0.6mil ~2.0mil；
W/B四要素：压力（Force）、超声（USG Power）、时间（Time）、 温度（Temperature）；
FOL– Wire Bonding 引线焊接
陶瓷的Capillary
内穿金线，并且在EFO的 作用下，高温烧球；
金线在Cap施加的一定 压力和超声的作用下， 形成Bond Ball；
金线在Cap施加的一 定压力作用下，形成 Wedge；
※利用高纯度的金线（Au） 、铜线（Cu）或铝线（Al）把 Pad 和 Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接 点，Lead是 Lead Frame上的 连接点。 W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。
FOL– Wire Bonding 引线焊接
Key Words：
Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为 空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成 第一和第二焊点；

die bond training materia

die bond training materia

A
PMC90 AG (银) 2
14
Prepared by Du feng
3. LEAD FRAME实例
1) PWTR LEAD FRAME：
TO-3PN
FRONT
BACK
2) SSTR LEAD FRAME：
TO-92
TO-92M TO-92L
3) SMD LEAD FRAME：
TO-220IS TO-126
Mount tape
Wafer Saw
Expand tape
Die Bond
Epoxy Cure
Laser Marking
Plating & trim
Post Mold Cure
Mold
Wire Bond
TEST
Reel & packing
packing & storage
4
Prepared by Du feng
第一章 工程材料与术语
序号
名称
定义
晶圆：按硅片的直径区分,有
1
WAFER
4”,5”,6”,8”,12”等 （1”=25.4mm,即1英寸=25.4毫
米）
2 Die /chip
晶粒/晶片单元/集成电路
3
Pad
leadframe焊盘：钉架或基 板中心底座；它的中间用来 黏晶粒的部位.
Chip 焊盘：经由使用金线
记号
2项
3项
C T
D
A
B
C
D
E I
F
G
H
J
K
A
B
CPDຫໍສະໝຸດ EFGA
B
U
C

封装工艺流程(1)

封装工艺流程(1)
引线键合技术是将半导体裸芯片（Die）
焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属
布线焊区（Pad）用金属细丝连接起来的工
艺技术。
WB技术作用机理
❖
提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，
使焊区金属产生塑性变形，使得引线与被焊
面紧密接触，达到原子间引力范围并导致界
面间原子扩散而形成焊合点。引线键合键合
❖ 铜：近年来，大量用于集成电路互连。铜比
铝有较高的导电率；铜丝相对于金丝具有成
本低、强度和刚度高、适合于细间距键合的
优点。
❖
引线键合的关键工艺
❖
❖
关键工艺：温度控制、精确定位控制、工作
参数设定。
应用对象：低密度连线封装（＜300个接点）
引线键合的技术缺陷
1.
2.
3.
多根引线并联产生邻近效应，导致电流分布
对芯片的影响，同时还可以屏蔽电磁干扰。
③各向异性导电聚合物:电流只能在一个方向流动。
❖ 导电胶功能：（形成化学结合、具有导电功能）
❖
2.3.4 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）
出现废品。
Chipping Die
崩边
2.3 芯片粘贴
芯片贴装：也称芯片粘贴，是将芯片固定
于封装基板或引脚架芯片的承载座上的工
艺过程。
贴装方式4种：
❖ 共晶粘贴法（Au-Si合金）
❖ 焊接粘贴法（Pb-Sn合金焊接）
❖ 环氧树脂粘结（重点）
❖ 玻璃胶粘贴法
引线框架
装
架
引线

集成电路封装和可靠性Chapter2-1-芯片互连技术【半导体封装测试】

集成电路封装和可靠性Chapter2-1-芯片互连技术【半导体封装测试】

UESTC-Ning Ning1Chapter 2Chip Level Interconnection宁宁芯片互连技术集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning2Wafer InWafer Grinding (WG 研磨)Wafer Saw (WS 切割)Die Attach (DA 黏晶)Epoxy Curing (EC 银胶烘烤)Wire Bond (WB 引线键合)Die Coating (DC 晶粒封胶/涂覆)Molding (MD 塑封)Post Mold Cure (PMC 模塑后烘烤)Dejunk/Trim (DT 去胶去纬)Solder Plating (SP 锡铅电镀)Top Mark (TM 正面印码)Forming/Singular (FS 去框/成型)Lead Scan (LS 检测)Packing (PK 包装)典型的IC 封装工艺流程集成电路封装测试与可靠性UESTC-Ning Ning3⏹电子级硅所含的硅的纯度很高，可达99.9999 99999 %⏹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)UESTC-Ning Ning4Wafer Back Grinding⏹PurposeThe wafer backgrind process reduces the thickness of the wafer produced by silicon fabrication (FAB) plant. The wash station integrated into the same machine is used to wash away debris left over from the grinding process.⏹Process Methods:1) Coarse grinding by mechanical.(粗磨)2) Fine polishing by mechanical or plasma etching. (细磨抛光)UESTC-Ning Ning5旋转及振荡轴在旋转平盘上之晶圆下压力工作台仅在指示有晶圆期间才旋转Method:The wafer is first mounted on a backgrind tape and is then loaded to the backgrind machine coarse wheel . As the coarse grinding is completed, the wafer is transferred to a fine wheel for polishing .。

半导体封装制程与设备材料知识介绍


24~32
Ceramic Plastic
2.54 mm (100miles)
Surface Mount
SOP Small Outline Package
QFP Quad-Flat
Pack
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
1.27 mm (50miles) 2 direction
lead
8 ~40
Plastic
1.0, 0.8, 0.65 mm 4 direction
lead
88~200
Surface Mount
FPG
Flat Package of Glass
LCC
Leadless Chip
Carrier
封裝型式
Shape
Tester
Digital
Credence
SC312
Digital
Teradyne
J750
Mix-Signal Credence
Quartet one and one+
Mix-Signal HP
HP93000 P600
Mix-Signal HP
HP93000 C400
Mix-Signal Teradyne
Die Attach (上片)
Deposition (沉积)
WireBonding (焊线)
Wafer Inspection (晶圆检查) 前段結束
Molding (塑封)
Laser mark (激光印字)
Laser Cut & package saw Testing

封装工艺介绍

Control
Check
C sun N/A Cure Parameter Nitrogen gas flow Die Shear
Oven
Wire Bonding
Page 15
Purpose:
Use ultrasonic, force , temp, time to connect the bond pad with lead frame by gold/copper/Silver/Aluminium wire.
二焊点不良：第二焊点根部有撕 裂或隐裂现象
Cratering Test
弧度不良：焊丝与芯片，引线框及其 他焊丝的最短距离＜2倍焊丝直径
IMC Check
Molding
Page 18
Purpose:
Seal the product with EMC to prevent die, gold wire from being damaged, contaminated and oxygenic.
Wafer Mount
Page 6
Purpose:
Combine the wafer with Dicing tape onto the frame for die sawing
Wafer Saw
Purpose:
Make the wafer to unit can pick up by die bonder
度沿刀片与晶圆接触点的切线方向呈直线运动,切割晶圆产生
就越大，背面崩裂现象就会有加重的趋势。
一般硅晶片
的硅屑被去离子水(Dl water)冲走。
Laser full cutting
将激光能量于极短的时间内集中在微小区域，使固体升华、蒸 发的全切割加工

半导体封装制程与设备材料知识介绍演示文稿


Die Attach (上片)
Deposition (沉积)
WireBonding (焊线)
Wafer Inspection (晶圆检查) 前段結束
Molding (塑封)
Laser mark (激光印字)
Laser Cut & package saw Testing
(切割成型)
(测试)
Package (包装)
Detaping (Optional)
Wafer
Mount
UV Cure (Optional)
Die Saw
Die Bond
Die Cure
(Optional)
Plasma
Wire Bond
Molding
Post Mold Cure
Laser mark
Laser Cut
Package Saw
Cleaner
第六页，共120页。
封裝型式
Shape
Typical Features
Material Lead Pitch No of I/O
Plastic
2.54 mm (100miles) 1 direction
lead
16~24
Plastic
1.778 mm (70miles)
20 ~64
Through Hole Mount
Small Outline Package (SOP）
Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC）
Small Outline Package (SOJ） Quad Flat Package (QFP ） BALL Grid Array (BGA ）
Power Transistor

半导体封装工艺介绍


Lead Frame 引线框架
Die Pad 芯片焊盘 Gold Wire
金线
Epoxy 银浆
Mold Compound 环氧树脂
Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
Raw Material in Assembly(封装原材料)
【Wafer】晶圆
……
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
FOL– Front of Line前段工艺
Wafer
2nd Optical 第二道光检
Die Attach 芯片粘接
Back
Grinding 磨片
Wafer Wash 晶圆清洗
Epoxy Cure 银浆固化
EOL
Wafer Mount 晶圆安装
【Gold Wire】焊接金线
➢实现芯片和外部引线框架的电性和物 理连接；
➢金线采用的是99.99%的高纯度金； ➢同时，出于成本考虑，目前有采用铜
线和铝线工艺的。优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低； ➢线径决定可传导的电流；0.8mil， 1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils ；
Copyright © Sino-i Technology Limited All rights reserved
陶瓷封 装
金属封 装
Sino-i Technology Ltd.
ITSM / ITIL
IC Package （IC的封装形式）
• 按与PCB板的连接方式划分为：
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No
依最终检验 结果作处置
Yes
成品是否符 合规格?
退出
依入料检验结 果作处置
装填至胶管 包装出货
原材料的入料检验 Raw Material Incoming Inspection
由于银粉和氧化铝及铁弗龙非常 薄及平坦很难加以量测或无法量测其 银粉 尺寸大小，所以一般以光扫描机来计算其 银粉尺寸大小。
填料Fillers
控制黏度,热膨涨系数和导电/导热度Control of Viscosity,CTE and Electrical/Thermal Conductivity
银胶接合剂烘烤的化学性质 Cure chemistry for Epoxy system
R
C
R’ Epoxide Group
O C
银胶制造流程 Epoxy adhesive Manufacturing Process
开始
原材料收料
入料检验
其它原材料 检验
入料测试规格 (物理性/功能性)
制造
最终检验及 测试
材料送至至生产线 制造
Yes 材料是否合 乎规格?
最终检验规 格
客户规格
Material
No
Review
Board
(MRB)
半导体封装导电型黏着材料 银胶
前言
♦ 目的:
♦
本课程为银胶之制造流程介绍与其
应用，主要目的为使新进工程师瞭解银胶接合
之物性及其制造流程。在选择材料时掌握其特
性或发生问题时能依据物性及制造流程，迅速
查找解决 点，有效解决问题。
银胶接合剂的成分
Epoxy adhesive composition
银胶接合剂是为了将芯片固定在基板或钉架所使用之接合剂，有含银填料
(Filler)之导电性型与含氧化硅(Silicon)或铁弗龙(PTFE)填料之绝缘型两种。
导电性型与绝缘型的填料是完全不同。导电性型一般是使用银粉。银粉
有球状、树枝状、鳞片型等形态，这些银粉的混合技术是决定银胶接合剂的各种
特性的重点。
绝缘型的填料虽只要是绝缘粉末即可，但大部分使用热传导性较佳之氧
化硅或铁弗龙。一般银胶接合剂是10~25g装的注射筒(Syringe)， 保存于-18‘C冷
Conductivity Principles Volume Resistivity Test
银胶接合剂之出货检验 Epoxy paste Final Test 黏度最终检验 Viscometer for final viscosity check 银胶接合剂出货时，必须以黏度测 试机测试其黏度。来决定银胶接合 剂其使用期限及是否合乎客户制程 上黏晶机所要求的工作能力。以达 到合乎客户要求之黏度规格。
一般通常以平均表面积，来作为 银粉的量测值。 以下为505 和 505MT 平均表面积: 505 0.74 m2/g 505MT 0.61 m2/g
原材料之秤重 Raw material weighing 原材料如主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)经过原物料检 验合格后，依 据其所需调配之比重，以天平加以秤重 。
+
X
Hardener
Hydroxyl
Group
(hydrophilic)X
= phenol amine
OH
anhydride
RC
C
X
R’
Crosslinking reaction between the epoxide group and the hardener
微差扫瞄热量曲线图
DSC curve (differential scanning calorimetry curve)
微差扫描热量曲线图是指银胶接合剂热性质对加热速率或 时间变化曲线图。藉由银胶接合剂对加热速率或时间变化曲线，提 供给客户作烘烤条件设置之参考。
弯曲弹性系数
Modulus of Flexure Elasticity
所谓弯曲弹性系数是指将硬化后之银胶接合剂，进行定量 之弯曲时，藉由银胶接合剂撤消的反作用力计算出来。也就是当产 品进行热循环(Heat Cycle)实验时，银胶接合剂对芯片生成的应 力。因此要防止产品破坏取低弯曲弹性系数较有利。
冻库中。
银胶接合剂的成分表
項目
導電型
絕緣型
主劑
環氧(Epoxy)樹酯
環氧(Epoxy)樹酯
硬化劑
胺(Amine)系
胺(Amine)系
填料
銀
氧化矽,鐵弗龍
银胶键结示义图
银胶接合剂成分的功能 Epoxy paste composition function
组成原料INGREDIENT 树脂Resins
推晶强度能力最终检验
Die share for final check
银胶接合剂出货时，必须以推晶强 度测试机测试其推晶强度黏度。来决定银 胶接合剂之接合强度是否合乎客户所要求 之推晶能力。
电性量测
Epoxy paste Electrical measu值合乎 客户要求规格。
制程中之黏度检验 Viscometer for in Process viscosity check
经搅拌混合主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)必须以黏度测 试机(一般均使用 E 型黏度计)来测试其黏度。是否合乎客户要求之黏度规格。
注射筒之装填
Syringe Filling
经搅拌混合主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉) 经过黏度检验合乎客户要求规格后，随即以装填机装将混合完成之 银胶接合剂。依造订单所需之重量，装填至注射筒内。
目的PURPOSE 黏着强度Adhesion
稀释液Diluents
控制黏度Viscosity Control
烘烤剂/硬化剂
聚合树脂Polymerization of Resin
Curing Agents/Hardeners
催化剂 Accelerators 聚合树脂Polymerization of Resin
主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)之混合 Epoxy and Hardness(Amine) and Filler(Silver flak) mixing
主剂(环氧树酯)和硬化剂(胺系)及填料(银粉)经过检验后及 以天平秤重后，随即 倒入混合搅拌机。作搅拌混合之动作。
混合搅拌机一边抽真空，一边搅拌，以防空气慎入混合之 材料中。以免造成混合 不均匀和气泡之情形生成。