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【芯片封装】IC 封装测试全流程解析
2025年12月25日 08:38   浏览:223   来源:小萍子

IC 封装测试是连接芯片制造与终端应用的桥梁,核心目标是 “机械保护 + 电气互连 + 性能筛选”。据数据显示,封装测试的良率直接影响最终芯片成本,哪怕某一步良率下降 1%,整体成本可能飙升 5% 以上。目前市面上 90% 以上的芯片用塑料封装,成本低、工艺成熟,而金属、陶瓷封装仅用于军工、航天等高端场景。封装中的四大核心原材料是保护芯片外衣的基础。完整的封装测试流程分四大环节:前段(FOL)、后段(EOL)、电镀、最终测试,每一步都有严格的质量控制。

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引线框架:相当于芯片的 “骨架”,用铜制成,负责固定芯片和引出电信号,除了 BGA、CSP 用基板,其他封装都离不开它。这东西超怕氧化,必须存放在氮气柜里,湿度还要低于 40% RH。

焊接线:主流是 99.99% 高纯度金线,负责连接芯片 Pad 和引线框架。现在为了降成本,也有铜线、铝线方案,但工艺难度大,容易拉低良率。线径决定导电能力,从 0.8mil 到 2.0mil 不等,高功耗芯片得用粗线。

塑封料:芯片的 “防护外套”,主要成分是环氧树脂 + 添加剂,高温熔融后包裹芯片,隔绝潮气、杂质和物理冲击。这东西娇贵,得零下 5℃冷藏,用之前还要回温 24 小时除气泡。

银浆:相当于 “胶水 + 导热导电介质”,把芯片粘在引线框架的 Pad 上,同时帮芯片散热、传导电流,同样需要低温存放和提前回温。

一、前段工艺

这一步的核心是把晶圆切成独立芯片,做好基础连接。

背面减薄:先给晶圆正面贴胶带保护电路,再把背面研磨到 8-10mil 的目标厚度 —— 薄晶圆更适合小型封装,还能提升散热。研磨完撕去胶带,精准测量厚度,误差超标的直接淘汰。

晶圆切割:把贴在蓝膜上的晶圆切成独立芯片(Dice),防止切割后散落。切割用的锯片转速高达 30-50K rpm,进给速度控制在 30-50mm/s,切割后还要清洗掉硅粉尘,避免污染芯片。

芯片粘接:先在引线框架 Pad 上点银浆,再用高精度吸嘴把芯片粘上去,贴装偏差不能超过 0.05mm。粘好后还要在 175℃氮气环境下烘烤 1 小时,让银浆固化,最后用剪切力测试验证粘接强度。

引线焊接:封装的核心步骤!用陶瓷劈刀穿线,先通过打火杆(EFO)熔化金线前端形成金球,压在芯片 Pad 上形成第一焊点;再牵引金线形成合适弧高,在引线框架上压出第二焊点,最后切断金线。这步的关键是控制 “压力、超声、时间、温度” 四要素,还要通过拉力测试、金球推力测试排查虚焊。

二、后段工艺

前段做好基础连接后,就该给芯片做最终防护和外形加工了。

注塑:把引线框架放进模具,高温熔化塑封料,让它填满模具 cavity,完全包裹芯片和引线。这步要避免出现溢料、空洞,否则会影响防护效果。

激光打字:在封装体表面刻上产品型号、生产日期、批次,方便追溯,相当于芯片的 “身份证”。

模后固化:注塑后的塑封料还没完全硬化,需要在 175℃烤箱里烘烤 8 小时,消除内部应力,让防护更牢固,4 小时后硬度基本稳定。

去溢料:用弱酸浸泡或高压水冲洗,去掉注塑时残留在引脚间的多余塑封料,不然会影响后续焊接。

切筋成型:把连在一起的引线框架切成独立 IC,再把引脚弯成海鸥形、J 形等适配 PCB 板的形状,最后装进 Tube 或 Tray 盘里。

三、电镀与退火

塑料封装的引脚容易氧化,还需要两步强化处理。

电镀:主流是无铅电镀,在引脚表面镀一层锡,提升焊接性和抗腐蚀性。以前的铅锡合金电镀因环保问题已基本淘汰。

电镀退火:锡镀层在温湿度变化下可能长晶须,导致引脚短路。所以要在 150℃下烘烤 2 小时,消除这种风险。

四、最终测试

这是芯片出厂前的 “终极体检”,通过第四道光检排查外观缺陷,再用专业设备测试电气性能,不合格的直接剔除,确保送到客户手里的都是合格产品。

IC 封装测试不是简单的下游工序,而是芯片性能和可靠性的把关人。随着芯片向小型化、高功耗发展,封装工艺也在升级 —— 比如 BGA、CSP 封装对精度的要求更高,引线焊接的线径越来越细。


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