BGA Package Structure
TOP/Bottom VIEW
SIDE VIEW
Typical Assembly Process Flow
FOL– Front of Line前段工艺
FOL– Front of Line Wafer
【Wafer】晶圆
FOL– Back Grinding背面减薄
将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度（5mils~10mils）；
磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；
FOL– Wafer Saw晶圆切割
目的：
将晶圆粘贴在蓝膜（Tape）上，使得即使被切割开后，不会散落；
通过Saw Blade将整片Wafer切割成一个个独立的Dice，方便后面的 Die Attach等工序；
Wafer Wash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁Wafer；
FOL– Back Grinding背面减薄
FOL– Wafer Saw晶圆切割
FOL– Optical Inspection
主要是针对Wafer Saw之后在显微镜下进行Wafer的外观检查，是否有出现不良产品。
Chipping Die 崩 边
FOL– Die Attach 芯片粘接
FOL– Die Attach 芯片粘接
芯片拾取过程：
1、Ejector Pin从wafer下方的Mylar顶起芯片，使之便于脱离蓝膜；
2、Collect/Pick up head从上方吸起芯片，完成从Wafer到L/F的运输过程；
3、Collect以一定的力将芯片Bond在点有银浆的L/F的Pad上，具体位置可控；
4、Bond Head Resolution：X-0.2um；Y-0.5um；Z-1.25um；
5、Bond Head Speed：1.3m/s；
FOL– Die Attach 芯片粘接
FOL– Die Attach 芯片粘接
FOL– Epoxy Cure 银浆固化，检验
FOL– Wire Bonding 引线焊接
利用高纯度的金线（Au） 、铜线（Cu）或铝线（Al）把 Pad 和 Lead通过焊接的方法连接起来。Pad是芯片上电路的外接 点，Lead是 Lead Frame上的 连接点。
W/B是封装工艺中最为关键的一部工艺。
【Gold Wire】焊接金线
实现芯片和外部引线框架的电性和物理连接；
金线采用的是99.99%的高纯度金；
同时，出于成本考虑，目前有采用铜线和铝线工艺的。铜铝线优点是成本降低，同时工艺难度加大，良率降低；
线径决定可传导的电流；0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils；
FOL– Wire Bonding 引线焊接
Key Words：
Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个Bonding Tool，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第一和第二焊点；
EFO：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温，将外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊点（Bond Ball）；
Bond Ball：第一焊点。指金线在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接点，一般为一个球形；
Wedge：第二焊点。指金线在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；
W/B四要素：压力（Force）、超声（USG Power）、时间（Time）、温度（Temperature）；
FOL– Wire Bonding 引线焊接
FOL– Wire Bonding 引线焊接
FOL– Wire Bonding 引线焊接
FOL–Optical Inspection 检查
检查Die Attach和Wire Bond之后有无各种废品
正常品
Material Problem
1st Bond Fail ( I )
Peeling
1st Bond Fail (II)
Ball Lift
1st Bond Fail ( III )
Neck Crack
1st Bond Fail (IV)
Off Center Ball
1st Bond Fail (V)
Smash Ball
Bonding Weld Inspection
Weld Detection
2nd Bond Fail ( II )
Looping Fail(Wire Short I)
Looping Fail(Wire Short II)
Loop Base Bend
Looping Fail(Wire Short III)
Excessive Loop
EOL– End of Line后段工艺
EOL– Molding（注塑）
【Mold Compound】塑封料/环氧树脂
主要成分为：环氧树脂及各种添加剂（固化剂，改性剂，脱 模剂，染色剂，阻燃剂等）；
主要功能为：在熔融状态下将Die和金丝等包裹起来，提供物理和电气保护，防止外界干扰；
存放条件：零下5°保存，常温下需回温24小时；
EOL– Molding（注塑）
为了防止外部环境的冲击，利用EMC把Wire Bonding完成后的产品封装起来的过程，并需要加热硬化。
EOL– Molding（注塑）
EMC（塑封料）为黑色/白色块状，低温存储，使用前需先回温。其特性为：在高温下先处于熔融状态，然后会逐渐硬化，最终成型。
Molding参数：
Molding Temp：175~185°C；
Clamp Pressure：3000~4000N；
Transfer Pressure：1000~1500Psi；
Transfer Time：5~15s；Cure Time：60~120s；
EOL– Molding（注塑）
下压式注塑
EOL– Molding（注塑）
常見之Molding 缺陷
充填不良 ( Incomplete Fill )
黏膜 ( Sticking )
氣孔 ( Void/Blister )
金線歪斜 ( Wire Sweep )
晶片座偏移 ( Pad Shift )
表面針孔 ( Rough Surface in Pin Hole)
流痕 ( Flow Mark )
溢膠 ( Resin Bleed )
EOL– Post Mold Cure（模后固化）
用于Molding后塑封料的固化，保护产品内部结构，消除内部应力。
Cure Temp：175+/-5°C；Cure Time：4—8Hrs
EOL– Laser Mark（激光打字）
EOL– Ball Attach 植球
EOL– Ball Attach 植球
EOL– Singulation
將整條CLAER 完畢之SUBSTRATE產品，切割成單顆的正式 BGA 產品
EOL– Test 测试
根据测试程式检测产品的功能、元器件的连接情况等
EOL– Final Visual Inspection（终检）
Final Visual Inspection-FVI
在低倍放大镜下，对产品外观进行检查。主要针对EOL工艺可能产生的废品：例如Molding缺陷，切单缺陷和植球缺陷等；
EOL– Packing 包装
按照一定的批次数量等 装箱出货
来源：SMT之家，半导体封装工程师之家
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