什麼是IC封測:封裝與測試的流程步驟

作者:Hightech   |   2019 / 01 / 09

文章來源:知識力   |   圖片來源:Haowei


封裝與測試廠的定義

➤封裝(Package):將晶圓廠生產的晶片、塑膠、陶瓷、金屬外殼包裝起來,以保護晶片在工作時不受外界的水氣、灰塵、靜電等影響,封裝的材質必須考量成本與散熱的效果。

➤測試(Test):將製作好的晶片進行點收測試,檢驗晶片是否可以正常工作,以確定每片晶圓的可靠度與良率,通常封裝前要先測試,將不良的晶片去除,只封裝好的晶片,封裝後還要再測試,以確定封裝過程是否發生問題。

封裝與測試的流程

封裝、測試封裝與測試有許多步驟會交叉進行,不同的積體電路也可能有不同的順序,一般而言積體電路的封裝與測試步驟如下:

➤封裝前測試
在封裝前先以「探針卡(Probe card)」對晶粒(Die)進行電性測試,<圖一(a)>為探針卡的外觀構造。積體電路的封裝前測試是將測試用的電訊號,經由探針卡的某些針腳輸入金屬黏著墊(Bond pad),再流入晶粒內的 CMOS 中,經過數百萬個 CMOS 運算後的結果再由另外某些針腳輸出,如<圖一(b)>所示,我們可以由這些輸出的電訊號來判斷晶粒是否正常工作,測試正常的晶粒才進行封裝,不正常則打上紅墨記號。

圖一、使用探針卡進行積體電路(IC)的測試工作

➤雷射修補及修補後測試
一般晶粒中都含有記憶體,這些含有記憶體的晶粒中一般都含有「備用記憶體」,如果測試時發現記憶體故障,則會以遠紅外線雷射切斷對應的金屬導線,使用備用記憶體取代故障記憶體,再次進行測試;如果測試正常再進行封裝,不正常則打上紅墨記號而不封裝。

➤晶粒切割及黏晶(Die dicing and mount)
以鑽石刀將晶圓上的晶粒沿著晶粒切割線切開,形成一顆顆正方形的晶片(Chip),再將晶片以環氧樹脂(Epoxy)黏貼在塑膠或陶瓷的封裝外殼內;環氧樹脂俗名「強力膠」,所以黏晶其實就是用強力膠來固定晶片。

➤打線封裝或覆晶封裝
以機械鋼嘴將金線一端加壓打在晶片四周圍的「黏著墊(Bond pad)」上,另一端加壓打在導線架的「金屬接腳」上,這樣使電訊號在地下室的 CMOS 中完成運算後送到最上層的黏著墊,再經由金線連接到導線架的金屬接腳上。此外,也可以經由覆晶封裝的方法,將在後面詳細介紹。

➤封膠(Molding)
將打線後的晶片與接腳放在鑄模內,注入環氧樹脂後再烘烤硬化將晶片密封包裝,封裝外殼必須具有保謢與散熱作用,封膠的動作其實就是將晶片完全包覆起來,以隔絕外界的水氣與污染,達到保護晶片的目的。

➤剪切成型(Trimming and forming)
以械器刀具將多餘的環氧樹脂去除,並將塑膠外殼剪切成所需的形狀,剪切成型後就得到長得很像蜈蚣的積體電路(IC)了。

➤預燒前測試(Pre-burn-in test)
預燒前測試的目的是確保積體電路在預燒時不會因為短路或大電流而影響其它正常元件的工作,同時可以將故障的積體電路先篩選出來,這些故障的積體電路就不必進行預燒了。

➤預燒(Burn-in)
預燒是讓積體電路在高溫與高電壓的嚴格條件下工作,使不良的元件「提早故障(Early failure)」。舉例來說,某一顆積體電路中可能某些多層金屬導線或金屬柱(Via)製作不良,要斷不斷的,賣給客戶以後可能使用一個月就發生故障,如果太多這種情形會造成公司商譽受損,退貨也會造成金錢損失,因此在積體電路出廠之前就先在高溫與高電壓的嚴格條件下工作,使製作不良的產品提早故障,而將這些不良品先篩選出來。

➤全功能測試(Final test)
全功能測試包括符合規格的完全測試與精密的時序參數測試等,以確保積體電路符合出廠標準。

➤雷射印字(Marking)
將產品的製造廠、品名、批號與製造日期等資訊以雷射打印在封裝外殼表面,做為辨識標記,雷射是高能量的光束,可以將文字直接刻寫在封裝外殼上。

➤封裝後測試
封裝好的積體電路外觀如<圖二>所示,積體電路的封裝後測試是將測試用的電訊號,經由導線架上的金屬接腳(蜈蚣腳)輸入積體電路,再經由金線傳送到黏著墊,再流入晶片內的 CMOS 中,經過數百萬個 CMOS 運算後的結果再由另外某些黏著墊送出,最後經由另外的金線傳送到導線架上另外的金屬接腳(蜈蚣腳)輸出,我們可以由這些輸出的電訊號來判斷積體電路是否正常工作。

封裝後測試是出廠前最後的測試工作,另外包括腳位掃瞄檢查、品管抽樣測試等,通過測試的積體電路就可以出廠銷售了。

圖二、封裝後的積體電路

【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀,與產業現狀可能會有差異,若您是這個領域的專家想要提供意見,請自行聯絡作者;若有產業與技術問題請參與社群討論。

其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業,全華圖書公司」。

知識力》授權轉載

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