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半導體封裝之貼片(Die Bonding)與鍵合(Wire Bonding)

2021-05-10

引言
半導體芯片封裝是指利用精密焊接技術,將芯片粘貼並固定在框架或PBC板等基座上,並通過金絲、銅絲、鋁絲或其他介質將芯片的鍵合區與基座連接起來,再用絕緣材料將它們保護起來,構成獨立的電子元器件的工藝。 半導體芯片封裝的目的,在於保護芯片不受或少受外界環境的影響,並為它提供一個發揮半導體芯片功能的良好工作環境,以使之穩定、可靠、正常地完成相應的功能。但是芯片的封裝只會限制而不會提高芯片的功能。在這樣的情況下,全世界都在努力研究並並不斷推出新的封裝形式,以 限度地發揮半導體芯片尤其是半導體集成電路本應有的功能,減小因封裝對芯片功能產生的影響。半導體芯片封裝流程可以分為“前道”流程和“后道”流程兩部分。其中,“前道”流程包括貼片(Die Bonding)和鍵合(Wire Bonding)兩道工序,是整個半導體芯片封裝流程中至關重要的兩道工序,它們決定了整個封裝流程的成敗;“后道”流程則包括塑封、后固化、高溫貯存、去飛邊、浸錫(電鍍)、切觔(打彎)、測試分類、mark、包裝等工序,“后道”流程中測試分類也是比較重要的一道工序,它決定了產品的“去留”。本文將着重介紹貼片和鍵合這兩道工序。

貼片(Die Bonding),是將半導體芯片固定于基板或引線框架的Pad上的工藝工程。裝片需要選擇與芯片相匹配的基座或Pad的引線框架,因為若基座或Pad太大,則會使內引線寬度太大,在“后道”塑封過程中會由於塑封體流動產生的應力而造成內引線斷裂、塌絲等現象,從而導致TEST不良品增多。 另外,為了形成良好的裝片成品率,還需要完善的工藝要素與之相配合,主要包括:溫度、時間、氣氛、壓力等幾種因素。 因此裝片工序有兩大質量要求:產品質量要求和工藝質量要求。

鍵合(Wire Bonding) 鍵合就是用金絲、銅絲或鋁絲將半導體器件芯片表面的電極引線與底座或引線框架外引線相連接起來。鍵合的目的是把半導體器件芯片表面的電極與引線框架的外引線連接起來,鍵合也有其相應的工藝要素,分別是超聲功率、 壓力、時間、溫度(相對於金、銅絲鍵合而言)。