什麼是封裝測試,一看就懂超簡單
是阿,隨著晶片縮小的難度增加,很多公司都把注意力慢慢的移到了封裝上面,因為這裡是一片藍海,從這裡下手減少晶片的體積,可是相對簡單又省錢的,但什麼是封裝測試阿?
不要緊,就讓研究家好好的來說一番。
封裝測試在做什麼?
半導體供應鏈有三個分塊,分別是:
上游IC設計、中游晶圓製造、下游封裝測試
大家已經知道答案了吧,封裝測試屬於供應鏈的下游,負責將晶圓製造廠生產出來的晶圓成品封裝起來,以及測試晶片的功能,這兩個工作可是很重要的歐。
- 未經封裝的晶片可是很脆弱的,很容易受到水氣、外力破壞,這時封裝就成了晶片的防護罩。
- 晶片在工作的時候可是會發燙的,如果不在外面包上有助於散熱的封裝,單靠晶片與空氣接觸,這樣很容易就不小心過熱了。
- 測試的用意可是節約成本歐, 如果壞掉的晶片沒有被檢測出來,被製造成了手機,這樣不就因為一顆晶片浪費了手機上的其他零件,好虧阿。
~封裝測試流程~
(以打線封裝為例)
(1)待封裝晶圓接收
當台積電這類晶圓製造業者完成了他們的晶片製造流程,就會把長滿晶片的晶圓包裝好交給下游的封裝測試廠,這時就正式交由封裝廠大顯身手啦。
晶圓製造廠給出來的就是像這樣長滿晶片的晶圓歐
大家可以看到晶圓上密密麻麻的小方塊吧
這些可都是尚未封裝的晶片,叫做晶粒(die)
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(2)晶圓針測
這步是決定晶粒可不可以繼續封裝的重要測試。
!補充一個!
(在未來先進封裝需求增加的趨勢中,這個步驟會更加重要,因為先進封裝的成本和傳統的打線封裝比起來是大幅增加的,如果把壞掉的晶片拿去做先進封裝,這可就虧大了,業界觀察,單顆晶片的封裝成本至少相差了十來倍。
還有,這個測試出來的數據,可都會回傳給上游的客戶,幫助IC設計廠調整設計或是幫助晶圓製造廠找出產線上的問題,在晶片越來越複雜的情況下,這些數據可是重點呢)
接著,讓我們看一下主角 : 晶粒
晶粒長怎樣
針測在做甚麼
針測是利用探針卡上長長的探針,去觸碰晶圓上每個晶粒的焊墊,像這樣
(3)晶圓切割
經過了前面的晶圓針測 ,那就進入切割的環節啦,把晶圓上一顆顆的晶粒無情分開。
首先我們會在晶圓的背面貼上切割膠帶,切割膠帶的用意是讓已經鬆動的晶粒不會亂跑,然後固定在金屬架上,接著就交給切割的設備啦。
像是這樣 :
這個是傳統的切割刀切割(圖片來源:億達薄膜) |
現在高階的封裝中,已經不會用這個切割刀啦,改用雷射切割或是電漿切割機。
(4)黏晶
接著我們將切割好的晶粒背面塗滿銀膠,黏在導線架上中間方塊的位置。
(銀膠擁有很好的導熱特性,可以讓熱從晶粒背面傳導出來)
這個就是導線架啦(圖片來源 : 華震科技) |
(5)打線接合
當我們把晶粒固定在導線架上後,這時就要把導線架上的接角與晶粒上的焊墊接在一起。
這裡的連接導線大多是黃金材質,但近來隨著金價攀高,業界開始朝向使用銅線或是鋁線,這類成本較低的材料。
像是下圖這樣 :
這是側面圖 |
這是俯視圖 |
(6)封膠
當我們把晶粒貼上了導線架,也完成了打線,這時候就是封膠啦,用大量的樹脂包住晶粒,這時候晶粒就與外界隔絕了,擋住了水氣也抵抗撞擊扭轉之類的外力,已經有晶片該有的外觀了。
(7)雷射印字/剪切/成形
雷射印字就是利用雷射在晶片的樹脂外殼印上標籤。
剪切就是把一長串的完成封裝的導線架切開,變成一個個晶片。
尚未剪切的導線架可是都連在一起的(圖片來源 : 華震科技) |
成形是把導線架的金屬接腳折成想要的形狀,不然都會像上面的圖一樣,全部都直直地往外插。
這時真正的晶片就做出來了,只不過經過一連串的封裝,這過程很可能會出些差錯,導致晶片運作不正常,所以我們必須進入測試階段,挑出不及格的晶片。
(8)一次測試
這裡是一次測試,顧名思義就是第一次測試,這個測試先挑出已經壞掉的晶片,減少接下來測試流程的作業壓力,也減少後面測試的成本。
(實際上來說,測試不只是這麼簡單的挑出老鼠屎,通常晶片經測試台測試完成後,測試台會把晶片的電性測試數據交給分類機,分類機會幫晶片們依照電性測試數據分類,這個流程就叫分bin,分出來的晶片就有高下之分啦,品質好的就比較貴,就跟蘋果有貴的有便宜的一樣的道理)
(9)預燒(記憶體晶片or特規晶片)
一台車子在出廠前都會接受各種極端氣候的測試,而晶片也是歐,我們把這些通過一次測試的晶片,放入一個高電壓、高電流、高溫的測試環境,讓體弱多病的晶片直接體力不支倒地,這樣我們可就選出了菁英中的菁英呢。
(通常這步並不是所有晶片都會參與,只有記憶體或是特規的晶片才會經過這個流程)
(10)二次測試/三次測試
這裡可就是第二次測試甚至還有第三次測試,每次測試的方法可能都不一樣,需要的測試機台也都不一樣,但目的都是一樣的,就是找出不良的晶片以及分類,有這麼多的測試,你要買到壞晶片的機率可以說是很少了。
(11)加溫烘烤
這裡可就是最後的步驟啦,我們用烘烤爐加熱那些,通過測試即將出貨的晶片,目的是把水氣確確實實的去除,讓客戶收到貨的時候,晶片都還是非常完美的狀態呢。
回到一開始的問題
經過這樣詳細的流程解說,你是不是對封裝測試產業有更多的瞭解了。
在業界預估的未來,先進封裝將帶來的是各種重要突破,你看這次台北國際線上電腦展(COMPUTEX)上,AMD總裁"蘇媽"不就大力地介紹自家的封裝技術,從2.5D
HBM一路到3D封裝,這樣看起來,封裝測試可是下一個兵家必爭之地呢。
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