半导体封装生产线工艺流程探讨

丁小宏，杨春梅

(中国振华集团永光电子有限公司(国营第八七三厂)，贵州 贵阳 550018)

0 引言

针对半导体制造而言，其工艺流程主要包含两部分，其一为前道，其二是后道[1-2]，对于半导体的前道制造工艺来讲，其实为一项比较繁杂且技术要求高的工艺流程控制，有时流程可达到数百步，而且在各个流程间以及流程与工艺、批次、设备之间，往往存在彼此互联与相互影响的关系，此乃半导体前道的典型特征，而且还是被世界所公认的一类最为复杂的制造过程。而对于半导体后道的工艺流程来讲，相比前道，较为简单，但因小批量、品种多[3]，外加一些必需步骤(比如合批、分批等)，因此，也比较复杂。需要指出的是，半导体后道封装工序流程是一项混合型复杂制造过程，其中含有两大类型，即离散型与流程型；后道主要用于封装半导体芯片[4]，现阶段，我国许多半导体企业均为后道封装生产商，因此，本文围绕一些企业的封装生产线，开展全面、深入调研，汇总其工艺流程，现对此探讨如下。

1 磨片

磨片又被称之为背面磨薄，在装配芯片之前，须先进行磨薄，而在磨片过程中，需将离子水喷洒在片上，这样更有利于磨薄；通常情况下，需要将硅片的厚度磨至200～500 μm之间，因为较薄的硅片在划小片上更为容易，而且还有助于散热的改善。此外，还需要指出的是，较薄的芯片有助于最终集成电路管壳重量、外形尺寸的减小。伴随相关设备、系统自动化程度的不断提高，半导体封装企业在其日常生产中，开始大量采用自动化设备，且与划片工序共同来生产。

2 分片

磨片又被称作划片，从根本上来讲，就是利用划片锯(金刚石刀刃)，将各芯片自硅片上切割下来。在划片操作之前，从片架上将硅片取下，且置于刚性框架的贴膜上，加以固定。此贴膜能够始终保持硅片的原有状态与完整性，直至后续装片工序把全部硅片小片均取下为止。在现实操作中，当完成划片工序后，整个硅片便如同一个整体，此时，把硅片放在圆锯(喷有离子水)上，然后用金刚石刀(厚度为25 μm)，分别在两个方向上进行划片。一般情况下，锯需要沿划片线进行切透处理(90%～100%)。

3 装片

又被称之为装架，当完成划片处理之后，硅片会被放置在盒子当中，并向装片工作区移动，此时，自动贴片机开始运作，自硅片上以一种自动方式取下一片芯片，安装在引线框架上；当安装完成后，引线框架便会由一台自动引线框架机以一种自动方式进行传送，并且还会把那些已经捆好并且做好的引线框架，向自动贴片机传送；传送后，自动贴片机会依据是否存在墨点所提供的硅片分布图数据，将硅片上的芯片选出，然后实施贴片。需要强调的是，上述操作需在人工监视下来开展，而且还设置有液晶屏，用于装片情况的实时显示。通常来讲，会利用三种东西进行粘贴，即玻璃焊料、共晶焊与环氧树脂。

另外，还需说明的是，引线框架通常由下游厂家来进行制作。因其在业内已经有统一的规格，因此，除了那些比较特殊的芯片外，通常无须单独订购。因而对于引线框架的供应来讲，不会对生产进度造成影响。但需指出的是，若芯片为新型号，由于需要重新定制生产工艺，重新选购生产原材料，因此会延长生产周期。

4 键合

把位于芯片表面的铝压点与位于基座或引线框架上的电极内端实施电气连接。需要强调的是，键合线通常选用的是铜线，而键合线一般选用的是铝(Al)或者是铜(Au)。另外，在引线直径上，通常为25 μm，主要用于的压点间距为70 μm的芯片。另外，还需说明的是，在键合上，比较常用的有3种，分别为热超声球键合、超声键合与热压键合。因芯片的各管脚均需逐一键合，而一个芯片中通常会有两个管脚，部分芯片管脚数量可达到300个，因此，在使用加工设备时，需要在人工监视下来完成。键合为生产线上有着最多设备的工序。

5 塑封

塑封就是塑料封装，其方式主要有3种，其一为陶瓷封装，其二是塑料封装，其三为传统封装。在全球芯片生产当中，塑料封装在所有封装类型中的占比达到了95%；在实际操作中，需利用环氧树脂集合物，把已经完工的芯片(引线键合)，与引线框架包封在一起。基本流程为：把已经进行引线键合的芯片，以一种比较合理、妥当的方式，与引线框架进行预热，后把它放在封装模上(压模机)，启动压膜机，将上下模关闭，把树脂(处于半融化状态)挤到模当中，当数值充分填充且已经硬化后，便可开模将成品取出。针对此种封装方式来讲，其不仅能预防湿气的侵入，而且还有利于散热，以及支撑导线、方便焊装等。但需要说明的是，在实际操作中，所遇到的突出问题即为模具，由于封装方式、尺寸存在差异，因此，在选用模具上会存在不同。模具尽管是专用设备，但价格也算太贵，不会对生产线的运作造成制约。

6 去废边

又被称作剪切与成型、去飞边等。当完成塑封之后，不仅有管脚(自集成电路管壳当中伸出，装配至电路板上)，而且在管壳附近，还有一些多余的材料，比如无关紧要的连接材料。而对于去飞边工序而言，实际就是自管壳周围，将多余的材料给去除掉。

7 电镀、打弯与激光打印

(1)电镀。当管脚已经成型之后，接下来便需要将一层管脚涂层加在上面，预防管脚出现氧化、腐蚀情况；需要说明的是，只要采用的是电镀沉淀技术，那么所采用的焊料一般为锡。(2)打弯。又被称之为管脚成型，当铸模已经成型之后，集成电路的条带便会被置于管脚去边成型工具当中，然后会对管脚进行加工，使之成为所需要的形状，用作J型管脚与L型脚(表面贴片封装)，此外，还用作直插式的管脚。(3)激光打印。从根本上来讲，就是把实现设计好的图案，以一种比较合理的方式，印制在芯片上。

8 测试

需要指出的是，由于测试设备比较昂贵，因而会对产能造成影响。针对工序段工艺而言，其主要包含两部分，第一为外观检测，第二是电气性能。针对电气性能测试来讲，实际就是将需要进行测试的集成电路，置于自动测试设备上，开展单芯片测试。在实际测试时，快速把各集成电路插入到测试仪所对应的电气连接小孔当中，而在各个小孔当中，均有针(有一定的弹性，又被称作弹簧针)，如此一来，芯片的管脚与此些针相接触，能够完成电学测试。而对于外观检测来讲，实际就是检测人员用显微镜对各完成封装的芯片进行观察，查看其有无外观瑕疵(比如缺角等)。

9 包装与人工装箱

(1)包装。把芯片进行包装，使之成为3种类型，分别为卷盘、料盘与料条。对于料条而言，多用于封装直插型，而卷盘与料盘仅用于封装贴片型。对于那些比较特殊的封装类型，通常会在同一个设备上完成包装与测试。(2)人工装箱。工序段的基本工艺描述。按照特定数量装于小包装的箱子当中，比如将2 000片芯片装于一个小包装当中，而在箱子的外边，先将条码、芯片信息打印在上面；然后把小包装依据订单，装于大包装当中，这样能为运输提供方便；最后，在大包装的外面，需要打印上全部小包装的条码信息以及准确的发货地址。

10 结语

综上，通过深入且全面的分析半导体后道生产线工艺流程，从中可知，我国许多半导体生产企业均选用了一些比较先进的自动化设备，但从总体上来讲，仍有许多不利于生产效率提高的因素。因此，仍需要加大人、财、物的投入，推动此领域的更好发展。