Basic Die Bonding Process & Quality 芯片键合制程介绍

Basic Die Bonding Process & Quality 芯片键合制程介绍 键合将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术。 芯片键合制程是半导体封装工艺中的重要环节，它涉及到微电子组件的组装与可靠性。在芯片制造过程中，键合技术被用来连接芯片与基板，确保电气性能和机械稳定性。基本的芯片键合制程通常包括以下几个步骤： 1. **预处理**：晶圆经过精细的清洗，去除表面的杂质和污染物，确保表面原子级的清洁和平整。这一步对于后续键合的成功至关重要，因为任何残留物都可能导致键合失败。 2. **键合序列**：典型的键合顺序包括以下几个阶段： - Collet（夹具）在homeposition定位。 - 应用真空，准备拾取晶片。 - Ejector pin上升，Collet下降到拾取位置。 - Ejector pin回到homeposition，晶片被拾取。 - Collet下降到键合位置，晶片被键合到基板上。 - 在基板上分配环氧树脂。 - 通过真空固定基板。 - 释放Mylar（保护膜）与晶片分离。 3. **胶水分配**：胶水通常是环氧树脂，用于粘合芯片和基板。材料的选择、控制系统的控制以及参数设置都需要根据不同的材料质量和要求进行调整。例如，Ablestik的Ablebond 841-LM和Hitachi的4730都是常用的环氧树脂，它们有不同的特性，如粘度、触变指数、工作寿命、导电性等。 4. **拾取与放置**：这一过程涉及选择合适的工具（如吸嘴、顶针、夹具）和键合平台。芯片、Mylar和框架、顶针和夹具等材料在此阶段被精确操作。 5. **键合质量**：键合质量评估包括以下几个方面： - **放置精度**：确保芯片准确无误地落在预定位置。 - **旋转与倾斜**：检测芯片是否在键合过程中发生旋转或倾斜，这可能影响电气连接和机械稳定性。 - **键合线厚度**：键合线的厚度对连接强度和密封性有直接影响。 6. **固化周期**：不同类型的环氧树脂需要不同的固化条件。例如，Ablestik的Ablebond 841-LM需要在175℃下固化1小时，而Hitachi的4730则在200℃下只需60秒。 7. **剪切强度**：剪切强度是衡量键合强度的重要指标，反映了芯片在受力时保持连接的能力。不同环氧树脂的剪切强度也有所差异，如Ablestik的Ablebond 841-LM在25℃下的剪切强度为3500psi，而Sumitomo的CRM-1575C在200℃下的剪切强度为11.39Mpa。 8. **环氧树脂背景信息**：环氧树脂的功能主要是粘附芯片于基板，其性质包括流变学、固化条件、组装特性（如渗出、脱气、粘附）以及可靠性属性（如热老化、湿热暴露、机械冲击等）。选择合适的环氧树脂类型和优化其性能是确保键合质量和组件长期稳定性的关键。 9. **可靠性测试**：为了验证键合工艺的长期稳定性，芯片键合后会进行各种可靠性测试，如热循环、湿度测试、机械冲击测试等，以评估键合在实际使用环境下的性能。 芯片键合制程的每一步都至关重要，细微的差异可能影响最终产品的性能和寿命。因此，精确控制工艺参数、选用适当的材料和严格的品质监控是保证芯片键合质量和封装成功率的关键。