半导体器件芯片封装的整个过程是怎么样的?
发布时间:2019-02-06
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?封装(Package):将芯片厂生产的晶片、塑胶、陶瓷、金属外壳包装起来,以保护芯片在工作时不受外界的水气、灰尘、静电等影响,封装的材质必须考量成本与散热的效果。

?测试(Test):将制好的芯片进行点收测试,检验芯片是否可以正常工作,以确定每片芯片的可靠度与良率,通常封装前要先测试,将不良芯片去除,只封装好的芯片,封装后还要再测试,以确定封装过程是否发生问题。

封装与测试的流程

封装、测试封装与测试有许多步骤会交叉进行,不同的积体电路也可能有不同的顺序,一般而言积体电路的封装与测试步骤如下:

?封装前测试

在封装前先以「探针卡(Probe card)」对晶粒(Die)进行电性测试,<图一(a)>为探针卡的外观构造。积体电路的封装前测试是将测试用的电讯号,经由探针卡的某些针脚输入金属黏着垫(Bond pad),再流入晶粒内的CMOS 中,经过数百万个CMOS 运算后的结果再由另外某些针脚输出,如<图一(b)>所示,我们可以由这些输出的电讯号来判断晶粒是否正常工作,测试正常的晶粒才进行封装,不正常则打上红墨记号。

?雷射修补及修补后测试

一般晶粒中都含有记忆体,这些含有记忆体的晶粒中一般都含有「备用记忆体」,如果测试时发现记忆体故障,则会以远红外线雷射切断对应的金属导线,使用备用记忆体取代故障记忆体,再次进行测试;如果测试正常再进行封装,不正常则打上红墨记号而不封装。

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?晶粒切割及黏晶(Die dicing and mount

以钻石刀将晶圆上的晶粒沿着晶粒切割线切开,形成一颗颗正方形的晶片(Chip),再将晶片以环氧树脂(Epoxy)黏贴在塑胶或陶瓷的封装外壳内;环氧树脂俗名「强力胶」,所以黏晶其实就是用强力胶来固定晶片。

 

?打线封装封装

以机械钢嘴将金线一端加压打在晶片四周围的「黏着垫(Bond pad)」上,另一端加压打在导线架的「金属接脚」上,这样使电讯号在地下室的CMOS中完成运算后送到最上层的黏着垫,再经由金线连接到导线架的金属接脚上。

 

?封胶(Molding

将打线后的晶片与接脚放在铸模内,注入环氧树脂后再烘烤硬化将晶片密封包装,封装外壳必须具有保謢与散热作用,封胶的动作其实就是将晶片完全包覆起来,以隔绝外界的水气与污染,达到保护晶片的目的。

 

?剪切成型(Trimming and forming

以械器刀具将多余的环氧树脂去除,并将塑胶外壳剪切成所需的形状,剪切成型后可得到积体电路(IC)了。

 

?预烧前测试(Pre-burn-in test

预烧前测试的目的是确保积体电路在预烧时不会因为短路或大电流而影响其它正常元件的工作,同时可以将故障的积体电路先筛选出来,这些故障的积体电路就不必进行预烧了。

 

?预烧(Burn-in

预烧是让积体电路在高温与高电压的严格条件下工作,使不良的元件「提早故障(Early failure)」。举例来说,某一颗积体电路中可能某些多层金属导线或金属柱(Via)制作不良,卖给客户以后可能使用一个月就发生故障,如果太多这种情形会造成公司商誉受损,退货也会造成金钱损失,因此在积体电路出厂之前就先在高温与高电压的严格条件下工作,使制作不良的产品提早故障,而先筛选出来。

 

?全功能测试Final test

全功能测试包括符合规格的完全测试与精密的时序参数测试等,以确保积体电路符合出厂标准。

 

?雷射印字(Marking

将产品的制造厂、品名、批号与制造日期等资讯以雷射打印在封装外壳表面,做为辨识标记,雷射是高能量的光束,可以将文字直接刻写在封装外壳上。

 

?封装后测试

封装好的积体电路外观如下图所示,积体电路的封装后测试是将测试用的电讯号,经由导线架上的金属接脚输入积体电路,再经由金线传送到黏着垫,再流入晶片内的CMOS 中,经过数百万个CMOS 运算后的结果再由另外某些黏着垫送出,最后经由另外的金线传送到导线架上另外的金属接脚输出,我们可以由这些输出的电讯号来判断积体电路是否正常工作。



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