FC測(cè)試編帶產(chǎn)品芯片裂紋的預(yù)防

李春強(qiáng)，寇強(qiáng)強(qiáng)

(天水華天科技股份有限公司，甘肅 天水 741000)

FC測(cè)試編帶產(chǎn)品芯片裂紋的預(yù)防

李春強(qiáng)，寇強(qiáng)強(qiáng)

(天水華天科技股份有限公司，甘肅 天水 741000)

介紹和討論了FC測(cè)試編帶產(chǎn)品在功能測(cè)試過(guò)程中引起芯片隱性裂紋的主要原因及預(yù)防措施。從轉(zhuǎn)盤設(shè)備結(jié)構(gòu)來(lái)分析（Feeding進(jìn)料方式、測(cè)試結(jié)構(gòu)、Z軸電動(dòng)機(jī)下壓和吸嘴壓力等）都會(huì)引起芯片裂紋，導(dǎo)致IC在使用過(guò)程中電功能失效和可靠性低問(wèn)題。只有了解了導(dǎo)致芯片裂紋的各種外界因素，半導(dǎo)體集成電路封裝廠才能采取針對(duì)性的預(yù)防措施杜絕芯片裂紋這種致命的缺陷。

芯片裂紋；功能不良；可靠性

芯片裂紋是IC封裝過(guò)程中最致命的失效模式，芯片裂紋是由內(nèi)外因素造成的，內(nèi)因是由于芯片強(qiáng)度存在“脆弱”之處；外因是因?yàn)樵谕饧訔l件（受熱、通電、受力）作用下，應(yīng)力導(dǎo)致對(duì)芯片的損壞。對(duì)于應(yīng)力而言，芯片的強(qiáng)度差異影響非常小，芯片裂紋主要是由外加應(yīng)力造成。外加應(yīng)力產(chǎn)生的原因不盡相同。硅片前道工藝中的外延層淀積、光刻、擴(kuò)散和離子注入、氧化、淀積形成歐姆接觸、金屬內(nèi)連、鈍化層淀積；硅片后道工藝中的機(jī)械減薄(研磨、拋光)、化學(xué)減薄(濕法或者干法拋光)、背面金屬層淀積。硅片后道工藝中的機(jī)械減薄（研磨、拋光）、劃片、裝片、壓焊、塑封、切筋都會(huì)產(chǎn)生影響芯片的應(yīng)力。一般在封裝過(guò)程中觀察不到芯片裂紋現(xiàn)象，在產(chǎn)品終測(cè)時(shí)可以將已經(jīng)因裂紋引起失效的產(chǎn)品篩選掉，但在測(cè)試過(guò)程中因受外界應(yīng)力作用而產(chǎn)生裂紋的芯片、出現(xiàn)裂紋但功能未失效產(chǎn)品則無(wú)法剔除，導(dǎo)致最后產(chǎn)品流通至客戶端，引起上板異常投訴、賠償。

1 現(xiàn)狀

目前，華天科技股份有限公司測(cè)試編帶系產(chǎn)品的設(shè)備，其組成模塊主要有：進(jìn)料模組、第一轉(zhuǎn)向、測(cè)試模塊、印字外觀檢測(cè)、引腳檢測(cè)、第二轉(zhuǎn)向、分類料盒和編帶模塊，各模塊的作用如表1所示。

表1 測(cè)試編帶設(shè)備各模塊的作用

從設(shè)備運(yùn)行流程可知，在IC進(jìn)入編帶前與產(chǎn)品下壓有接觸地方都存在隱患。在生產(chǎn)中，我們經(jīng)常遇到分離器取料不正、接觸不好導(dǎo)致的測(cè)試良率低、各個(gè)模組位置不到位等需要調(diào)試下壓高度，一旦調(diào)試不當(dāng)就會(huì)造成芯片裂紋，這樣一方面造成已編帶產(chǎn)品存在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，將會(huì)返工浪費(fèi)材料，另一方面如果流入到客戶端將造成重大質(zhì)量問(wèn)題，引發(fā)更大的損失[1]。

圖1是FC產(chǎn)品封裝示意圖，圖2是封裝后剖面示意圖。芯片直接通過(guò)錫球與框架相連接。芯片內(nèi)裂的現(xiàn)象見圖3～圖5所示。

2 預(yù)防措施

2.1 進(jìn)料模組進(jìn)料方式引起的裂紋

圖1 FC產(chǎn)品封裝示意圖

圖2 FC產(chǎn)品剖面示意圖

圖3 芯片裂紋

圖4 芯片裂紋

圖5 芯片裂紋

FC產(chǎn)品在氣浮直線軌道中經(jīng)過(guò)時(shí)，靠吹氣向前移動(dòng)，吹氣將導(dǎo)致產(chǎn)品在軌道中相互撞擊，加之軌道上方螺線管敲打易造成芯片裂紋（如圖6所示）；同時(shí)產(chǎn)品在氣浮軌道前端分離時(shí)靠Stopper控制（圖7所示），擋針上下運(yùn)動(dòng)時(shí)在塑封體表面產(chǎn)生一定的外加應(yīng)力容易造成裂紋。因此，改造后的結(jié)構(gòu)將靠吹氣加敲打的進(jìn)料方式改為震動(dòng)進(jìn)料方式（如圖8所示）；Stopper分離方式改為破真空分離方式（圖9所示），這樣可以減少產(chǎn)品在軌道中所受到的外加應(yīng)力，減少芯片裂紋的產(chǎn)生。

圖6 為氣浮軌道敲打器

圖7 為Stopper擋料裝置

圖8 為振動(dòng)軌道無(wú)敲打器

圖9 為真空吸料方式無(wú)擋料裝置

2.2 吸嘴下壓引起的裂紋

以前吸嘴下壓的方式為氣缸加壓桿下壓方式，下壓力度不易控制。現(xiàn)將其改為Encode直線電動(dòng)機(jī)下壓方式，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行距離來(lái)調(diào)節(jié)吸嘴下壓高度，避免過(guò)度下壓或下壓不到位，減少了芯片裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)增加了一些功能。圖10為以前的氣缸下壓方式，圖11為現(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)下壓模式。

圖10 為氣缸加壓桿的下壓方式

圖11 為電動(dòng)機(jī)下壓方式

2.2.1 增加自動(dòng)功能

如圖12所示，吸嘴下壓或者抬起高度感應(yīng)有錯(cuò)誤時(shí)，可使用Auto-tech功能來(lái)讓機(jī)器自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)行程距離，從而達(dá)到調(diào)節(jié)吸嘴下壓或者抬起高度距離，避免過(guò)度下壓或下壓不到位。3.2.2添加了力控制功能

如圖13所示，自動(dòng)校正Z電動(dòng)機(jī)下面位置的力量控制（單位mN）。

圖12 為下壓電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)位置

圖13 為增加下壓力的控制功能

2.2.3 間隙設(shè)置

如圖14所示，防止壓桿下壓時(shí)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)，芯片達(dá)不到在分離器上面的設(shè)定位置，從而使傳感器感應(yīng)不到而報(bào)警。

2.2.4 下壓電動(dòng)機(jī)原理

下壓電動(dòng)機(jī)原理和測(cè)試下壓電動(dòng)機(jī)動(dòng)作如下：

第一步從初始位（Up position）慢速運(yùn)動(dòng)至設(shè)定位（Intermediate position），目的是為了防止“疊料”壓壞socket；第二步從設(shè)定位（Intermediate position）再中速運(yùn)動(dòng)至測(cè)試位（Down position）；第三步，待測(cè)試完成后，測(cè)試下壓電動(dòng)機(jī)從測(cè)試位（Down position）直接快速運(yùn)動(dòng)至初始位（Up position）。如圖15所示。

以上通過(guò)取消氣浮軌道的敲打器、分離式擋料裝置、氣缸加壓桿下壓的方式，采取全新的震動(dòng)進(jìn)料模式、真空取料，直線電動(dòng)機(jī)下壓并且電動(dòng)機(jī)下壓力度可控，增加力控制功能等有效地減小了在測(cè)試編帶過(guò)程中對(duì)芯片產(chǎn)生的外加應(yīng)力，防止產(chǎn)生隱性裂紋異常的發(fā)生。

圖15 為電動(dòng)機(jī)下壓過(guò)程原理

3 結(jié)束語(yǔ)

上述情況為FC產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中造成芯片裂紋的主要原因。我們?cè)跍y(cè)試生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種可能產(chǎn)生芯片裂紋的原因制定出行之有效的預(yù)防措施，通過(guò)各種預(yù)防措施防止發(fā)生芯片裂紋。即便發(fā)生芯片裂紋，也要通過(guò)各種行之有效的措施就地發(fā)現(xiàn)，避免流到客戶手中才被發(fā)現(xiàn)而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

[1]吳建忠，張林春.IC封裝中引起芯片裂紋的主要因素[J].電子與封裝，2009，（4）：33-36.

李春強(qiáng)（1986-），陜西富平人，中技，現(xiàn)任天水華天科技股份有限公司測(cè)試部設(shè)備主管。

寇強(qiáng)強(qiáng)（1990-），陜西咸陽(yáng)人，中技，現(xiàn)任天水華天科技股份有限公司測(cè)試部設(shè)備PM組設(shè)備維護(hù)員。

The FC of Products With Die Crack Prevention

LI Chunqiang，KOU Qiangqiang

(TianshuiHuatian Technology Co.，Ltd.，Tianshui 741000，China)

This paper mainly introduces and discusses the main reason and preventive action of the chip recessive cracks caused by FC braid products during function testing.The analysis of the structure of the rotary table (feeding mode，test structure，pressure of the Z-axis motor and suction pressure etc.)can lead to chip crack，resulting in IC in the process of using function failure and reliability of quality problems.Only to clarify the various factors leading to chip crack，the semiconductor factory can take targeted preventive to eliminate the fatal flaw of chip crack.

Die crack；Function fail；Reliability

TN606

B

1004-4507(2017)06-0034-05

2017-09-13