《QFN封装工艺》PPT课件.ppt

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1、QFN PACKAGING封裝技術封裝技術簡介簡介QUAD FLAT NO-LEAD PACKAGEQUAD FLAT NO-LEAD PACKAGE I IC C封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢 QFN&BGAQFN&BGA封裝封裝封裝封裝外觀外觀外觀外觀尺寸尺寸尺寸尺寸 QFN&BGAQFN&BGA封裝流程封裝流程封裝流程封裝流程 I IC C封裝材料封裝材料封裝材料封裝材料 三種三種三種三種封裝封裝封裝封裝代表性工藝介紹代表性工藝介紹代表性工藝介紹代表性工藝介紹 QFNQFN封裝封裝封裝封裝的的的的可靠度可靠度可靠度可靠度 結論結論結論結論 目目目目 錄錄錄錄 根據摩爾第一定律，芯片的集

2、成度每根據摩爾第一定律，芯片的集成度每根據摩爾第一定律，芯片的集成度每根據摩爾第一定律，芯片的集成度每18181818個月個月個月個月提高一倍，而價格下降提高一倍，而價格下降提高一倍，而價格下降提高一倍，而價格下降50505050 ，產品的，產品的，產品的，產品的生命周期僅生命周期僅生命周期僅生命周期僅2.532.532.532.53年年年年這就決定了集成電路行業需要大量的資金和這就決定了集成電路行業需要大量的資金和這就決定了集成電路行業需要大量的資金和這就決定了集成電路行業需要大量的資金和研研研研發投入，半導體封裝產業已經邁入所謂成熟期。發投入，半導體封裝產業已經邁入所謂成熟期。發投入，半導

3、體封裝產業已經邁入所謂成熟期。發投入，半導體封裝產業已經邁入所謂成熟期。根據天下雜誌根據天下雜誌根據天下雜誌根據天下雜誌2002 2002 2002 2002 的的的的100100100100大企業調查，企業平均獲利水準約在大企業調查，企業平均獲利水準約在大企業調查，企業平均獲利水準約在大企業調查，企業平均獲利水準約在1.3%1.3%1.3%1.3%，創，創，創，創下十七年來的最低，正式宣告微利化時代的來臨。一般在開始規模約在下十七年來的最低，正式宣告微利化時代的來臨。一般在開始規模約在下十七年來的最低，正式宣告微利化時代的來臨。一般在開始規模約在下十七年來的最低，正式宣告微利化時代的來臨。一

4、般在開始規模約在50 50 50 50 部銲線機，其投資額部銲線機，其投資額部銲線機，其投資額部銲線機，其投資額約在十億左右約在十億左右約在十億左右約在十億左右(含廠房與設施含廠房與設施含廠房與設施含廠房與設施)。產品從雙排腳到。產品從雙排腳到。產品從雙排腳到。產品從雙排腳到平面四面腳平面四面腳平面四面腳平面四面腳/膠帶線膠帶線膠帶線膠帶線/球陣列球陣列球陣列球陣列/影像感應影像感應影像感應影像感應/薄膜晶體，因大部份同質性均高，薄膜晶體，因大部份同質性均高，薄膜晶體，因大部份同質性均高，薄膜晶體，因大部份同質性均高，造成價格互相之間的排擠效應。造成價格互相之間的排擠效應。造成價格互相之間的排

5、擠效應。造成價格互相之間的排擠效應。而數個集團如安可、日月光、矽品，亦而數個集團如安可、日月光、矽品，亦夾其大公司、資本雄厚的優勢，試圖合併其他較小的公司，以利其價格夾其大公司、資本雄厚的優勢，試圖合併其他較小的公司，以利其價格之主宰。同時大公司亦佔有之主宰。同時大公司亦佔有量大量大的優勢，故與廠商的議價能力相當的優勢，故與廠商的議價能力相當高，如日月光可依據價格自由選擇廠商或更換廠商。而與購買者議價能高，如日月光可依據價格自由選擇廠商或更換廠商。而與購買者議價能力，則受幾家大廠的殺價狀況所影響，致使購買者的轉換成本加大。而力，則受幾家大廠的殺價狀況所影響，致使購買者的轉換成本加大。而未來低腳

6、數球陣列產品亦漸漸被未來低腳數球陣列產品亦漸漸被QFNQFN產品所取代產品所取代 。QFN封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢摩爾定律摩爾定律摩爾定律摩爾定律 摩爾定律是指：摩爾定律是指：ICIC上可容納的電晶體數目，約每隔上可容納的電晶體數目，約每隔1818個月便個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。會增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾摩爾定律是由英特爾(Intel)(Intel)名譽董事長名譽董事長摩爾經過長期觀察發現摩爾經過長期觀察發現得之。摩爾定律是指一個尺寸相同的晶片上，所容納的電晶體數得之。摩爾定律是指一個尺寸相同的晶片上，所容納的電晶體數量，因量，因製程技術的提升，每十八個

7、月會加倍製程技術的提升，每十八個月會加倍，但售價相同；晶片，但售價相同；晶片的容量是以電晶體（的容量是以電晶體（TransistorTransistor）的數量多寡來計算，電晶體愈多）的數量多寡來計算，電晶體愈多則晶片執行運算的速度愈快，當然，所需要的生產技術愈高明。則晶片執行運算的速度愈快，當然，所需要的生產技術愈高明。若在相同面積的晶圓下生產同樣規格的若在相同面積的晶圓下生產同樣規格的ICIC，隨著製程技術的，隨著製程技術的進步，每隔一年半，進步，每隔一年半，ICIC產出量就可增加一倍，換算為成本，即每產出量就可增加一倍，換算為成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。就

8、摩爾隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。就摩爾定律延伸，定律延伸，ICIC技術每隔一年半推進一個世代。技術每隔一年半推進一個世代。摩爾定律是簡單評估半導體技術進展的經驗法則，其重要的摩爾定律是簡單評估半導體技術進展的經驗法則，其重要的意義在於長期而，意義在於長期而，ICIC製程技術是以一直線的方式向前推展，使得製程技術是以一直線的方式向前推展，使得ICIC產品能持續降低成本，提升性能，增加功能。產品能持續降低成本，提升性能，增加功能。台積電董事長張忠謀先生曾表示，摩爾定律在過去台積電董事長張忠謀先生曾表示，摩爾定律在過去3030年相當年相當有效，未來有效，未來10151015年應

9、依然適用。年應依然適用。Trend ofTrend of AssemblyAssembly封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢封裝趨勢圖圖圖圖CSP&QFNCSP&QFN產品演進圖片產品演進圖片TSOPQFNQFNBGABGATSOPQFNQFNBGABGAQQF FNN封裝封裝封裝封裝外觀外觀外觀外觀尺寸尺寸尺寸尺寸DieDieSubstrate(BT laminate)Substrate(BT laminate)Solder ballSolder ballA AB BC CDDE Emini BGA Cross sectionmini BGA Cross section小型小型小型小型BGABGA截面

10、圖截面圖截面圖截面圖F Fmini BGA mini BGA (Ball Grid ArrayBall Grid Array球閘陣列封裝球閘陣列封裝球閘陣列封裝球閘陣列封裝)CuringCuring(for epoxy)(for epoxy)Die BondDie BondDie SawDie SawWire BondWire BondDie CoatingDie Coating(Optional)(Optional)O/S TestO/S Test(Optional)(Optional)FormingFormingDe-tapingDe-taping(Optional)(Optional)G

11、rindingGrinding(Optional)(Optional)TapingTaping(Optional)(Optional)WaferWaferMountMountUV curingUV curing(Optional)(Optional)CuringCuring(for ink)(for ink)Back MarkingBack Marking(Optional)(Optional)MoldingMoldingTrimmingTrimmingPLATEPLATEPost MoldPost MoldCuringCuringLeadframe TypeLeadframe Type St

12、andard Cycle Time:3.5 days Standard Cycle Time:3.5 daysQFNQFN封裝流程封裝流程封裝流程封裝流程Packing&Packing&DeliveryDeliveryWafer GrindingWafer GrindingWafer MountWafer MountDie SawDie SawDie BondDie Bond1 1st Plasma Cleanst Plasma CleanWire BondWire BondMoldingMolding2 2nd Plasma Cleannd Plasma CleanPost Mold Cur

13、ePost Mold CureMarkingMarkingBall MountBall MountPackage SawPackage SawFinal Visual InspectionFinal Visual InspectionPackingPackingPackage MountPackage MountPick&Place Pick&Place miniBGAminiBGA Standard Cycle Time:5 days Standard Cycle Time:5 daysminiBGAminiBGA封裝流程封裝流程封裝流程封裝流程Molding compoundMolding

14、 compoundGold wireGold wireEpoxy(Silver paste)Epoxy(Silver paste)GoldGoldSnSnEpoxy compoundEpoxy compoundLeadframeLeadframeCopper/AlloyCopper/AlloyI IC C封裝材料封裝材料封裝材料封裝材料SubstrateSubstrateSolder ballsSolder ballsBT ResinBT ResinSolder AlloySolder AlloyChipChipSubstrateSubstrateChipChipSubstrateSubstr

15、ateChipChipSubstrateSubstrateUnderfillUnderfillEncapsulantEncapsulant(a)System without underfill(a)System without underfill(b)System underfill(b)System underfill(c)System encapsulated(c)System encapsulatedSolder flip chip interconnect systemsSolder flip chip interconnect systems晶片晶片晶片晶片錫球錫球錫球錫球PCBPC

16、B載板載板載板載板Silicon ChipSilicon ChipFilled Epoxy EncapsulantFilled Epoxy EncapsulantFR-4 CarrierFR-4 CarrierSolder flip chip interconnect systemsSolder flip chip interconnect systems Conventional Leadframe TypeConventional Leadframe Type(PDIP,SOP,TSOP,QFP)(PDIP,SOP,TSOP,QFP)傳傳傳傳統封裝（導綫架型）統封裝（導綫架型）統封裝（導綫

17、架型）統封裝（導綫架型）Advanced Substrate TypeAdvanced Substrate Type(BGA)(BGA)高級高級高級高級-基片型封裝基片型封裝基片型封裝基片型封裝Molding compoundMolding compound膠體膠體膠體膠體LeadframeLeadframe導綫架導綫架導綫架導綫架Gold wireGold wire金綫金綫金綫金綫DieDie晶片晶片晶片晶片Epoxy(Silver paste)Epoxy(Silver paste)環氧樹脂（銀膠）環氧樹脂（銀膠）環氧樹脂（銀膠）環氧樹脂（銀膠）Die attach pad Die atta

18、ch pad 貼貼貼貼Die Die 墊墊墊墊Molding compoundMolding compound模壓膠體模壓膠體模壓膠體模壓膠體Epoxy(Silver Epoxy(Silver paste)paste)銀膠銀膠銀膠銀膠DieDie晶片晶片晶片晶片Gold wireGold wire金綫金綫金綫金綫Solder ballSolder ball錫球錫球錫球錫球BT resinBT resin樹脂基片樹脂基片樹脂基片樹脂基片Through holeThrough hole貫穿孔貫穿孔貫穿孔貫穿孔DieDie晶片晶片晶片晶片Gold wireGold wire金綫金綫金綫金綫LOC t

19、ape LOCLOC tape LOC膠帶膠帶膠帶膠帶 Leadframe with Down-set Leadframe with Down-set導綫架下置導綫架下置導綫架下置導綫架下置 LOC(Lead-on-chip)LOC(Lead-on-chip)導綫架上置導綫架上置導綫架上置導綫架上置Package Types and ApplicationsPackage Types and Applications封裝類型及應用封裝類型及應用封裝類型及應用封裝類型及應用Stacked wiringStacked wiringMulti-layerMulti-layer1 1stst bond

20、 bond Wire Bonding ExamplesWire Bonding Examples焊綫焊綫焊綫焊綫視圖視圖視圖視圖Lead bonding on chipLead bonding on chip引腳引腳引腳引腳焊在焊在焊在焊在晶片上晶片上晶片上晶片上Solder bonds on chipSolder bonds on chip錫球植在晶片上錫球植在晶片上錫球植在晶片上錫球植在晶片上Connection Examples Connection Examples 接綫舉例接綫舉例接綫舉例接綫舉例Epoxy compoundEpoxy compound 流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖

21、流動模擬圖 1 1Epoxy compoundEpoxy compound 流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖 2 2Epoxy compoundEpoxy compound 流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖 3 3Epoxy compoundEpoxy compound 流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖流動模擬圖 4 4Wafer back-side grindingWafer back-side grindingDie sawingDie sawingEpoxy pasteEpoxy pasteDie attachDie attachWire bondingWire bondi

22、ngMoldingMolding傳統傳統傳統傳統 IC PACKAGE IC PACKAGE 工藝一工藝一工藝一工藝一Back-side Marking(Laser/ink)Back-side Marking(Laser/ink)ABCWorld Leading Wafer FABTrimmingTrimmingSolder platingSolder platingFormingForming傳統傳統傳統傳統 IC PACKAGE IC PACKAGE 工藝二工藝二工藝二工藝二MarkingMarkingABCWorld Leading Wafer FABABCWorld Leading W

23、afer FABABCWorld Leading Wafer FABABCWorld Leading Wafer FABFlux PrintingFlux PrintingVacuumVacuumBall AttachBall AttachReflowReflowBGA PACKAGE BGA PACKAGE 工藝一工藝一工藝一工藝一SingulationSingulationSaw SingulationSaw SingulationRouterRouterABC27 DecABC27 DecABC27 DecABC27 DecPunchPunchBGA PACKAGE BGA PACKAG

24、E 工藝二工藝二工藝二工藝二Back-side Marking(Laser/ink)Back-side Marking(Laser/ink)QFN PACKAGE QFN PACKAGE 工藝工藝工藝工藝ABCWorld Leading Wafer FABSolder platingSolder platingFormingForming Mounting Methods with the PCB Mounting Methods with the PCB 與與與與PCBPCB的銜接方式的銜接方式的銜接方式的銜接方式 1.1.Pin-through-hole Pin-through-hole(

25、SIP,DIP)(SIP,DIP)2.2.Surface Mount Technology Surface Mount Technology(TSOP,(TSOP,插件方式插件方式插件方式插件方式 QFP,BGA)QFP,BGA)貼片方式貼片方式貼片方式貼片方式 Lead Distributions Lead Distributions 引腳分佈引腳分佈引腳分佈引腳分佈 1.1.Single Single(SIP)(SIP)2.2.Dual Dual(TSOP)(TSOP)3.3.Quad Quad(QFP)(QFP)4.4.BGA BGA 單列單列單列單列 雙列雙列雙列雙列 四列四列四列四列

26、 矩陣矩陣矩陣矩陣PackageLeadPCBMounting Methods with the PCB Mounting Methods with the PCB 與與與與PCBPCB的銜接方式的銜接方式的銜接方式的銜接方式QFNQFNQFNQFN封裝封裝封裝封裝品質的品質的品質的品質的可靠度可靠度可靠度可靠度ASM JEDEC MO-220 QFN PackageASM JEDEC MO-220 QFN PackageJEDEC JEDEC 是电子工业联盟的半导体工程标准化组织是电子工业联盟的半导体工程标准化组织QFNQFN封裝封裝封裝封裝品質的品質的品質的品質的可靠度可靠度可靠度可靠度QFNQFN封裝封裝封裝封裝品質的品質的品質的品質的可靠度可靠度可靠度可靠度QFNQFN封裝封裝封裝封裝品質的品質的品質的品質的可靠度可靠度可靠度可靠度結結結結 論論論論為什麼一定要發展為什麼一定要發展QFN 呢呢?省材料成本省材料成本省材料成本省材料成本 (傳統工藝可達成傳統工藝可達成傳統工藝可達成傳統工藝可達成)省材料成本省材料成本省材料成本省材料成本(傳統工藝可達成傳統工藝可達成傳統工藝可達成傳統工藝可達成)QFN(QFN(省料省料省料省料)節省廠房投資與機器設備節省廠房投資與機器設備節省廠房投資與機器設備節省廠房投資與機器設備晶圓級的晶圓級的晶圓級的晶圓級的QFNQFNEND