封装制程介绍晶圆研磨课件.ppt

1、1序序o 公司簡介(主要商品 / 服務項目/ 經營理念 / 公司組織) o 封裝製程介紹o 主要作業設備需求表o 程序分析程序分析 : 操作程序圖 / 流程程序圖 / 線圖o 作業分析作業分析 : 人機程序圖o 2288A WORK LIFE 作業提升改善o 結論與心得2 公司名稱公司名稱: : 日月光半導體製造股份有限公司日月光半導體製造股份有限公司 公司成立公司成立: : 73年年03月月23日日公司簡介公司簡介3 日月光集團為全球第一大半導體製造服務公司，長期提供全球客戶最佳的服務與最先進的技術。自1984年設立至今，專注於提供半導體客戶完整之封裝及測試服務，包括晶片前段測試及晶圓針測至

2、後段之封裝、材料及成品測試的一元化服務。客戶也可以透過日月光集團中的子公司環隆電氣，提供完善的電子製造服務整體解決方案。公 司 簡 介公 司 簡 介 ( ( 續續 ) )4公公 司司 簡簡 介介 ( 續續 )o 產業類別：產業類別： 半導體製造業 o 產業描述：產業描述： 製造業 o 員工：員工： 19000人 o 資資 本本 額：額： 515億 o 公司地址：公司地址： 高雄市楠梓區楠梓加工出口區經三路26號o 電話：電話： 07-3617131 o 傳真：傳真： 07-3613094 o 公司網址：公司網址： http:/ 5o日月光集團提供客戶IC及系統兩大類的服務，其服務範圍包括： o

3、IC服務服務 材料：基板設計、製造 測試：前段測試、晶圓針測、成品測試 封裝：封裝及模組設計、IC封裝、多晶片封裝、 微型及混合型模組、記憶體封裝o系統服務系統服務 模組及主機板設計、產品及系統設計、系統整合、後勤管理主要商品主要商品 / 服務項目服務項目6經營理念經營理念 1. 提供客戶至高品質的專業服務 2. 為公司及客戶創造長期且穩定的利潤 3. 與協力廠商攜手共創榮景 4. 培訓員工使成為各領域之專業菁英 5. 公平且合理地對待所有員工 6. 提供員工和諧、愉快、開放的工作環境 7. 在營運中儘可能地保持彈性 8. 成為世界第一大封裝廠7公司組織公司組織 說明: 本公司組織分為董事會(

4、長)、總經理及九個部處；各部處皆設置協理、經理、副理、襄理各 1人。公司業務之執行原則上均由董事會決議後行之。 7董事會董事會總經理總經理稽核室稽核室股東會股東會董事長董事長監察人監察人業務部業務部財會部財會部資材部資材部管理部管理部人力資源部人力資源部國際事業部國際事業部研發部研發部品保部品保部製造部製造部 (圖一) 總公司組織架構8Assembly Flow 2220Wafer Back Grinding晶圓研磨2340Die Mount/ Bond黏晶片2400Die Saw (W/S)晶片切割24602nd Optical Inspection二光總檢2490ERASING ADHES

5、ION OF UV TAPE消除 UV 膠膜黏力2600Die Attach黏晶粒2630Epoxy Cure銀膠烘烤2700Plasma Cleaning電漿 清洗2800Wire Bond銲線3100 3rd Optical Inspection三光總檢前段封裝流前段封裝流程程後段封裝流程後段封裝流程封膠 (Mold)蓋印 (M/K)電鍍（P/T）剪切/成形（Trim /Form） 檢驗( Inspection )及包裝(packing) 9封裝製程介紹封裝製程介紹o 晶圓研磨晶圓研磨 ( Wafer Back Grinding)該製程的主要目的是將加工製程完成之晶圓，研磨至適當的厚度，該

6、製程的主要目的是將加工製程完成之晶圓，研磨至適當的厚度，以配合產品結構之需求，由於封裝體逐漸演變至薄型化以配合產品結構之需求，由於封裝體逐漸演變至薄型化 (Thin Package)，如，如1.0mm 膠體厚度之膠體厚度之TSOP 、TSSOP及及TQFP 等，因此晶圓必須加以研磨。等，因此晶圓必須加以研磨。 TSOP(Thin Small Outline Package) : 小型化封裝10o欲進行晶片切割，首先必須進行欲進行晶片切割，首先必須進行晶圓黏片晶圓黏片，該製程的主要目的是，該製程的主要目的是將加工製程完成之晶圓，將晶圓利用膠膜固定於框架上。將加工製程完成之晶圓，將晶圓利用膠膜固定

7、於框架上。黏晶片黏晶片(Die Mount/Bond)11o晶片切割之目的為將前製程加工完成之晶圓上一顆顆之晶粒晶片切割之目的為將前製程加工完成之晶圓上一顆顆之晶粒 (die)切割分離。欲進行晶片切割，首先必須進行晶圓黏片，而後再送切割分離。欲進行晶片切割，首先必須進行晶圓黏片，而後再送至晶片切割機上進行切割。切割完後之晶粒井然有序排列於膠帶至晶片切割機上進行切割。切割完後之晶粒井然有序排列於膠帶上，而框架的支撐避免了膠帶的皺摺與晶粒之相互碰撞。上，而框架的支撐避免了膠帶的皺摺與晶粒之相互碰撞。晶片切割晶片切割(DieSaw) 12o黏晶之目的乃將一顆顆之晶粒置於導線架上並以黏晶之目的乃將一顆

8、顆之晶粒置於導線架上並以銀膠銀膠(epoxy)塗抹在塗抹在DIE PAD上面（成上面（成“米米”字），再以黑色的真空吸筆將字），再以黑色的真空吸筆將晶粒吸取放置在晶粒吸取放置在DIE PAD上面，上面，再經過烘烤（將銀膠中的銀粉再經過烘烤（將銀膠中的銀粉和基板和晶粒發生鍵結）而緊密的結合。和基板和晶粒發生鍵結）而緊密的結合。黏晶完成後之導線架則黏晶完成後之導線架則經由傳輸設備送至彈匣（經由傳輸設備送至彈匣（magazine）內，以送至下一製程進）內，以送至下一製程進行銲線。行銲線。 黏晶粒黏晶粒(DieAttach)13銀膠烘烤銀膠烘烤(EpoxyCure) o銀膠材料上晶片站。由於銀膠的運用

9、，所以必須執行銀膠材料上晶片站。由於銀膠的運用，所以必須執行 銀膠烘烤銀膠烘烤(通通常是常是175度度C)，在烤箱中大約，在烤箱中大約烘烤烘烤 60至至 90分鐘分鐘時間使連著材料固化時間使連著材料固化而讓晶片穩定在釘架或基板上。而讓晶片穩定在釘架或基板上。 14oWB利用超音波將利用超音波將WIRE(Au)和和DIE和基板上的和基板上的FINGER產生產生鍵結銲線乃是將晶粒上的接點以極細的金線鍵結銲線乃是將晶粒上的接點以極細的金線(1850m)連接到連接到導線架之內引腳，進而藉此將導線架之內引腳，進而藉此將IC晶粒之電路訊號傳輸至外界。晶粒之電路訊號傳輸至外界。銲線銲線( WireBond)

10、15o封膠之主要目的為防止濕氣由外部侵入、以機械方式支持導線、封膠之主要目的為防止濕氣由外部侵入、以機械方式支持導線、內部產生熱量之去除及提供能夠手持之形體。其過程為將導線架內部產生熱量之去除及提供能夠手持之形體。其過程為將導線架置於框架上並預熱，再將框架置於壓模機上的構裝模上，再以樹置於框架上並預熱，再將框架置於壓模機上的構裝模上，再以樹脂充填並待硬化。脂充填並待硬化。封膠封膠(Mold)16o蓋印的目的，在註明產品之規格及產品製造者等訊息，封膠完後，蓋印的目的，在註明產品之規格及產品製造者等訊息，封膠完後，一般先蓋背印以避免產品混淆，而在電鍍後蓋正印。蓋印的形式一般先蓋背印以避免產品混淆，

11、而在電鍍後蓋正印。蓋印的形式依產品的需求而有所不同，目前塑膠封裝中有依產品的需求而有所不同，目前塑膠封裝中有油墨蓋印油墨蓋印（Ink Marking）及）及雷射蓋印雷射蓋印（Laser Marking）兩種方式。）兩種方式。蓋印蓋印(Marking；M/K)17o電鍍的主要目的在於增加外引腳之導電性及抗氧化性，並且防止電鍍的主要目的在於增加外引腳之導電性及抗氧化性，並且防止引腳產生生鏽的情形，由於電鍍機台的設置牽涉到環保標準等問引腳產生生鏽的情形，由於電鍍機台的設置牽涉到環保標準等問題，在目前設置的新封裝廠中一般皆外包，由相關電鍍廠負責電題，在目前設置的新封裝廠中一般皆外包，由相關電鍍廠負責電

12、鍍。鍍。電鍍電鍍(Plating；P/T)18o剪切之目的為將導線架上構裝完成之晶粒獨立分開，並把不需要剪切之目的為將導線架上構裝完成之晶粒獨立分開，並把不需要的連接用材料及部份凸出之樹脂切除（的連接用材料及部份凸出之樹脂切除（dejunk）。成形之目的）。成形之目的 則是將外引腳壓成各種預先設計好之形狀，以便於裝置於電路版則是將外引腳壓成各種預先設計好之形狀，以便於裝置於電路版 上使用。剪切與成形主要由一部衝壓機配上多套不同製程之模具，上使用。剪切與成形主要由一部衝壓機配上多套不同製程之模具，加上進料及出料機構所組成。加上進料及出料機構所組成。 剪切剪切/成形成形(Trim/Form)19o

13、檢驗之目的為確定構裝完成之產品是否合於使用。其中項目包括檢驗之目的為確定構裝完成之產品是否合於使用。其中項目包括諸如：外引腳之平整性、共面度、腳距、印字是否清晰及膠體是諸如：外引腳之平整性、共面度、腳距、印字是否清晰及膠體是否有損傷等的外觀檢驗。否有損傷等的外觀檢驗。 檢驗檢驗(Inspection)及包裝及包裝(packing) 利用高倍率的光學顯微鏡(可達1000倍) 利用EDX針對不純物做組成元素分析 對IC外觀進行檢查20 主要作業設備需求表主要作業設備需求表設備名稱每日產出需求機台每小時作業產出量作業設定Set-up(H)作業良率 (單位:%)需求量 (單位:台)設備尺寸 (單位:M

14、)上膜機2000片46片/H0.599.9210.8研磨機2000片32片/H1.599.933.53晶圓切割機2000片19片/H0.599.752.53粘晶粒機1280000EA3700顆/H299.61643烤箱3000盒8盒/H0.51001813銲線機1280000EA448顆/H0.599.612212.5自動封模機1280000EA19400顆/H299.832.57油墨正印機1280000EA14600顆/H0.599.642.51.5電鍍機1280000EA29200顆/H1.599.822.57去框成型機1280000EA11700顆/H199.7512.521IC封裝封裝

15、操作程序圖操作程序圖(改善前改善前) 22IC封裝封裝操作程序圖操作程序圖(改善後改善後)232425IC 封裝封裝 流程程序圖流程程序圖(改善後效益) o 改善後的流程距離減少：改善後的流程距離減少：1715 2 (米米) o 改善後的人力配置：改善後的人力配置：321 (減少減少2人人) o 時間減少：時間減少： 1106995 111 (分分) 100%(995min / 1106min)10.0326線圖線圖 (前言) o 本研究首先使用工廠佈置 的線圖分析 (flow diagram)來了解整個工廠的動線情形，藉以找出機台配置是否合宜。接著使用流程程序圖分析(flow process

16、 chart)來檢視各別工作站的處理時間與人員或產品的運輸距離，藉此找出整個生產流程的瓶頸工作站來加以改善。27線圖線圖 (改善前)IC封裝生產部門 示意圖Start (雷射蓋印M/K) 前段製程 後段製程28線圖線圖 (改善後)01工作站O-1O-4作業合併, 採用3合合1加工機 黏(去)膠 / 晶圓研磨 / 黏晶(上片)區 02晶片切割區(W/S)INS-1 二光總檢驗 03消除UV膠膜黏力區05銀膠烘烤區(Epoxy Cure) 04黏晶粒區(Die Attach)IC封裝生產部門 示意圖06電漿清洗區(Plasma Cleaning) 07銲線區(Wire Bond) INS-2 三光

17、總檢驗 08封膠/封模區(Mold) 09蓋印區(M/K) 11剪切/成形區(Trim /Form) 10電鍍區(P/T) 烤箱區(D/V)INS-3出貨檢驗區( Inspection ) 12包裝區(packing) 成品站存區貨梯客梯男廁女廁 前段製程 後段製程 檢驗區29線圖線圖 (改善後效益) 日月光公司 所採用的工廠佈置方式 (改善前後) 皆為一條龍生產方式一條龍生產方式。故，改善後的成果效益不大。 由於 O-1O-4工作站工作站 的作業合併, 使得改善後的流程 距離減少：1715 2 (米米) 作業時間減少： 1106995 111 (分) 100%(995min / 1106mi

18、n)10.0330人人- 機程序圖機程序圖 (前言)o 自動化銲線機 (wire bond) 銲線接合首先將晶片固定在合適的基板或導線架 (Lead Frame)上，再以細金屬線，將晶片上的電路與基板或導線架上的電路 相連接如圖所示。連接的方法，通常利用 熱壓、超音波、或兩 者合用。o點：第一銲點銲球與芯片接處。o點：第一銲點球頸處。o點：弧部分。o點：第二銲點球頸處。o點：第二銲點銲球與PCB 接處。o焊線速度 58msec/wire (線長2.0mm)包含1st及 2nd 焊線時間12msec在內。 31o銲線機銲線機 (Wire Bonder) 操作程序操作程序 : : 一、 在使用登記

19、表登使用人及開機時間登，取下防塵罩，開啟電源及照明光源。 二、 從顯微鏡看線有無在瓷嘴口，並以攝子將線往下，線已斷，則以鎢針疏通，看鎢針有無伸出，否則拆下瓷嘴疏通，再裝回瓷嘴(瓷嘴須與超音波換能器孔平)。 三、 以顯微鏡觀察瓷嘴，按下A鈕放，瓷嘴會停在第一預備點，調整第一預備點高調整鈕，使瓷嘴距被銲物0.2mm，放開A鈕，再按下A鈕放，瓷嘴會停在第二預備點，調整第二預備點高調整鈕，使瓷嘴距被銲物0.2mm。 四、 將線穿出瓷嘴，將線出一段後，再將線導入Clamper中，以攝子將線往上，使線出瓷嘴1mm。或將Clamper的開關OFF，使Clamper夾住線，再用剪刀剪斷線，使線出瓷嘴1mm，將

20、Clamper的開關ON，再同時按下C、B鈕，將線末端燒結成球。 五、 在機檯右側的第一、第二點的超音波銲接功、時間調整鈕設定均設在中點位置。 、 開啟夾具溫調整鈕，溫一般設在200(溫越高銲接越，實際設定則依被銲物的耐熱性而定)，開啟瓷嘴溫調整鈕(Mini Heater)，溫一般設在刻5。七、 被銲物放在載台上，調整夾具位置，將被銲物夾(壓)住，以顯微鏡觀察並移動載台至欲銲區堿，按下A鈕放，瓷嘴至第一預備點，以控制盤移動欲銲點至瓷嘴下方，放開A鈕，銲接第一點，再按下A鈕放，以控制盤移動第二欲銲點至瓷嘴下方，放開A鈕，銲接第二點。 八、 夾具溫調整鈕、瓷嘴溫調整鈕關至最小，取下被銲物，關閉照明

21、光源、電源，登記結束時間，套上防塵罩，收桌面。 32人人- 機程序圖機程序圖(改善前)33人人- 機程序圖機程序圖(改善後)34人人- 機程序圖機程序圖(改善後效益) 銲線製程銲線製程(Wire Bonding)是半導體封裝製程中的重要步驟之一，欲打線的對象必須與線結合性好，否則線將無法附著上，由於材質品質的提升、結合性好，故縮短了週程時間。 現狀的機器作業率現狀的機器作業率 : 450 3 / 450 99.33% 週程時間改善率週程時間改善率 : 450 420 / 450 6.66% 改善前有效工時：改善前有效工時：450 min 改善後有效工時：改善後有效工時：420 min35 22

22、88A WORK LIFE 報廢管控報廢管控 &使用使用作業提升改善作業提升改善36前 言前 言 由於二月份開始2288A銀膠由原本 24H WORK LIFE 更改成12H，造成廠內銀膠報廢量提高及超耗等問題，此報告主要探討2288A銀膠縮短使用時間產生的報廢與成本損失，進而探討分析與改善措失，並持續追蹤執行成效。37 2288A使用期縮短影響使用期縮短影響 1. 1. 銀膠報廢量提高銀膠報廢量提高2.2. 直材成本提高直材成本提高3.3. 換膠次數提高換膠次數提高4.4. OEEOEE降低降低PS. 綜合設備效率(OEE) 38WholeDieAttach流程流程Wafer SawingD

23、ie AttachEpoxy CureTapeFrame=Wafer MountBG TapeWafer Grindinggrind wheelWafer de-tapingBG TapeWafer TapingD/A 製程39封裝程序說明封裝程序說明 (續上頁)1.WaferTaping: 黏膠 (貼膠)2.WaferGrinding晶圓研磨 : 將晶圓磨為可封裝的厚度。3. WaferDe-taping: 去膠(撕膠)4.WaferMount/DieBond: 黏晶(上片)5.WaferSaw晶片切割 : 將晶圓切割成晶片 (Chip or Die : 晶片, 晶粒) 6.DieAttac

24、h 黏晶粒 : 將晶片上到導線架上 (花架/ 框架Frame) 7.EpoxyCure: 銀膠烘烤 LeadFrame(花架): 裝配晶片用之金屬帶狀引導框架。AgEpoxy(銀膠): 以銀為導體所製作的導電銀膠,作為晶片與花架間之導通與貼合之材料。40報廢統計報廢統計週別週別W08W08W09W09W10W10W11W11W12W12W13W132288A2288A報廢數量報廢數量(g)(g)800.08800.081668.411668.411334.081334.08992.11992.11933.23933.231056.921056.92更改銀膠後報廢（）數更改銀膠後報廢（）數更改銀

25、膠後報廢直方圖更改銀膠後報廢直方圖800.081668.411334.08992.11933.231056.920500100015002000W08W09W10W11W12W132288A報廢數量報廢數量(g)41特性特性要要因因銀膠報廢銀膠報廢MATERIALMETHODMANMACHINE銀膠回膠過多銀膠回膠過多產品用膠量不熟悉產品用膠量不熟悉機故造成銀膠過時機故造成銀膠過時材料不良材料不良銀膠銀膠G數超出數超出WORK LIFE限制限制銀膠回膠時間掌控不佳銀膠回膠時間掌控不佳銀膠回膠時間掌控不佳銀膠回膠時間掌控不佳PD原瓶使用造成報廢原瓶使用造成報廢更換造成浪費更換造成浪費排貨不當排貨

26、不當42改善對策改善對策MAN調整調整每時段換貨機台數每時段換貨機台數 訓練儲備以訓練儲備以DIE SIZE及開機數判斷給予回及開機數判斷給予回膠膠G數及是否共料數及是否共料降低降低 2288A 銀膠銀膠 更改更改12H 作業作業報廢量報廢量要求廠商注意材料品質要求廠商注意材料品質要求要求IE評估銀膠每支適合評估銀膠每支適合g數數MATERIALPD換膠將銀膠給換膠將銀膠給SD機台機台告知機台剩餘膠況以利告知機台剩餘膠況以利掌控銀膠回溫時間點掌控銀膠回溫時間點43MACHINE重大機故修機時銀膠先拔重大機故修機時銀膠先拔下給其他機台使用下給其他機台使用 降低降低2288A 銀膠更改銀膠更改12

27、H 作業作業報廢量報廢量同同PKG機台換貨以同銀膠考量機台換貨以同銀膠考量METHODDIZE SIZE較小產品與其他同銀較小產品與其他同銀膠機台共同料膠機台共同料改善對策改善對策PD機台換膠將銀膠給機台換膠將銀膠給SD機台機台儲備儲備 隨時注意隨時注意 機台剩餘膠況以利掌控機台剩餘膠況以利掌控44改善結果改善結果25月份銀膠報廢數據月份銀膠報廢數據week(g)W08800.08W091668.41W101334.08W11992.11W12933.23W131056.92W14482.42W15865.62W16464.68W17226.35W18364.83W19335.89W20171

28、W21101.46W22271.3845 由由25月份銀膠報廢數據得知，銀膠縮短月份銀膠報廢數據得知，銀膠縮短12h work life後造成的報廢已得到明顯管控並且達到降後造成的報廢已得到明顯管控並且達到降低之目的，未來將以此繼續持續改善。低之目的，未來將以此繼續持續改善。800.081668.411334.08992.11933.231056.92482.42865.62464.68226.35364.83335.89171101.46271.380500100015002000WWWWWWWWWWWWWWW(g)結語結語46結論結論n 在改善過程中可發現效率提升並非作業者單方面努力既可大幅提升，大部份的改善項目必須藉由產線幹部來規劃安排或教導，才能發揮最大效果，所以除了作業者的積極度，幹部本身的手法應用及規劃能力也是需做探討及學習的，而本次的改善也非到此就止步，效率的提升必需持續去進行及督促，才可預防效率之下滑，創造出更多的利益價值。47 參考資料:IC封裝製程圖片來源: 網路Google日月光網站 http:/ IC封裝多媒體教材 http:/elearning.stut.edu.tw/mechelec/Jc/home.htm