IC 封裝製程介紹

圖 2.3 IC 封裝主要功能示意圖

2.1.3 IC 封裝製程介紹

在 IC 封裝中是在整個半導體製造業屬於後段製程，IC 設計公司將積體電 路設計圖交由晶圓製造公司進行晶圓製造，再將製造好的晶圓切割成晶片

並且進行封裝製程。

最常見的封裝製程為球格式封裝(Ball Grid Array)，簡稱 BGA，也稱為 錫球陣列封裝或錫腳封裝體。BGA 封裝技術已經在筆記型電腦的記憶體、主 機板晶片組等大規模積體電路的封裝領域得到了廣泛的應用。比如我們所 熟知的 Intel BX、VIA MVP3 晶片組以及 SODIMM 等都是採用這一封裝技術 的產品，如圖 2.4 所示。

BGA 封裝技術有這樣一些特點，I/O 導線數雖然增多，但導線間距並不 小，因而提升了組裝良率；雖然它的功率增加，但 BGA 能改善它的電熱性 能；濃度和重量都較以前的封裝技術有所減少，信號傳輸延遲小，使用頻 率大大提升，可靠性高。不過 BGA 封裝仍然存在著佔用基板面積較大的問 題。採用 BGA 新技術封裝的記憶體，可以使所有電腦中的 DRAM 記憶體在體 積不變的情況下記憶體容量提升兩到三倍。BGA 封裝技術使每平方英寸的儲 存量有了很大提升；另外，與傳統 TSOP 封裝模式相比，BGA 封裝模式有更 加快速和有效的散熱途徑。[10]

在封裝製造流程中，主要可分為晶圓研磨(Wafer Grinding)、晶圓切割 (Wafer Saw)、黏晶(Die Bonding)、銲線(Wire Bonding)、壓模（Molding）

、蓋印（Marking）、植球（Ball Mount）、切單（Singulation）、測試 前 植 球 檢 測 (Ball Scan Before Test) 、 最 後 外 觀 檢 驗 (Final Visual Inspection Inspection) 等加工步驟，就可得到一顆具有完整功能的IC。

製造流程如圖2.5所示。

圖 2.5 IC 封裝流程圖

(1)晶圓研磨(Wafer Grinding)

晶圓研磨主要目的是將晶圓研磨至所需厚度再進行封裝，晶圓研磨時表面 先行貼附研磨膠帶目的是保護晶圓表面的積體電路不會因研磨時造成傷害，

如圖2.6所示。之後再使用研磨輪於晶圓背面進行研磨以達到所需厚度。

圖 2.6 研磨膠帶保護積體電路

(2)晶圓切割(Wafer Saw)

晶圓會先被貼附在一個鐵框上，而這個鐵框上已有切割膠帶，再將鑽石 切割刀裝置在高速旋轉軸上進行切割。當切割刀再進行切割時兩旁的去離 子水會不段噴灑在切割刀上，以防止過熱。切割刀進行切割將晶圓切成一 顆一顆的晶粒，之後再使用高壓泵將水在晶圓上進行沖洗，沖洗的目前主 要是要清潔切割後遺留下來的矽粉殘留，清洗完後再進行之後製程，如圖 2.7 所示。

圖 2.7 晶圓切割

(3)黏晶(Die Bonding)

黏 晶 之 目 的 是 將 一 顆 顆 之 晶 粒 置 於 導 線 架 或 基 板 上 並 以 環 氧 樹 脂

(Epoxy）黏著固定。黏晶完成後之導線架或基板則經由傳輸系統送至彈 匣（magazine）內，再送至烤箱將環氧樹脂烤乾，完成後送至下一製程，

如圖 2.8 所示。

圖 2.8 黏晶(圖片來源 KINGPAK)

(4)銲線(Wire Bonding)

銲線乃是將晶粒上的接點以極細的金線（18～30μm），連接到導線架或 基板之外腳，藉由此接線將 IC 晶粒之電路訊號傳輸至外界，如圖 2.9 所示。

PCB Flash 基板 P

MOLDED PACKAGE

圖 2.9 銲線示意圖

(5)壓模（Molding）

封膠之主要目的為防止濕氣由外部侵入、以機械方式支持導線、內部產 生熱量之去除及提供能夠手持之形體。其過程為將導線架置於框架上並預 熱，再將框架置於壓模機上的構裝模上，再以樹脂充填並待硬化，待樹脂 充填硬化後開模取出成品，如圖所示 2.10 所示。

圖 2.10 壓模成品示意圖

晶粒(Die)

外腳(Finger)

(6)蓋印（Marking）

印字是將字體印於壓模膠上，其目的在於註明商品之規格、產品型號、

製造者等資訊供日後使用辨別，如圖 2.11 所示。

圖 2.11 蓋印

(7)植球（Ball Mount）

植球製程主要是將錫球(Solder ball)植在基板背面的I/O接點上，再將IC 連接使用介面上，介由這些I/O接點進行資料的處理及傳輸，如圖2.12所示。

[11]

圖 2.12 IC 植球後示意圖

錫球

IC

(8)切單（Singulation）

切單製程與晶圓切割雷同，同樣是將產品切割成單顆，唯一不同處是晶圓 切割是切割晶圓上的IC，而切單製程是將壓模過後的產品利用切割方式將IC 從基板上切割下來。

(9)測試前植球檢測(Ball Scan Before Test)

測試前植球檢測主要是針對植球後的品質進行檢驗，主要項目如下 1.共面性測量(Coplanarity):錫球於銲墊上需有一致的平面。

2.缺球(Miss Ball):銲墊上無錫球存在。

3.大小球(Big or Small Ball):球徑大小超出規範。

(例如球徑大小需+/-0.05mm)

4.錫球橋接(Ball Bridge):不可有任何錫球橫跨兩銲墊。

5.植球偏移(Ball Shift):錫球偏移駻墊位置。(球偏移量<0.2mm) (10)最後外觀檢驗(Final Visual Inspection Inspection)

出貨前針對產品正面、背面及外觀進行最後檢驗，檢驗的項目非常多，

例如:基板沾膠(Epoxy on Substrate)、膠體刮傷(Package body scratch)、

表面針孔(Pin hole)、露金線(Gold wire exposure)、印碼方向錯誤(Wrong orientation)、印碼模糊(Illegible mark)、切偏不可重工(Cutting street shift)及基板切崩(Substrate dicing chipping)，只要是關於產品外觀在 這都需要被檢驗，經過檢驗過的產品才可進行出貨到客戶端。