芯片封装测试工艺流程概述

芯片封装测试是芯片制造过程中的重要环节，它将生产出来的合格晶圆进行处理，为芯片提供机械物理保护，实现芯片电路与外部器件的电气连接，并对芯片进行功能和性能测试，以确保芯片在实际应用中的稳定性和可靠性。

一、晶圆准备阶段 晶圆是芯片制造的基础，在进行封装测试之前，晶圆需要经过一系列的前期处理。首先是晶圆制造，这一过程涉及到多个复杂的工艺步骤，例如从沙子中提取硅并制成晶圆的过程，包括铸锭等操作，即将沙子加热分离出一氧化碳和硅，不断重复以获得超高纯度的电子级硅，再将其熔化成液体然后凝固成单晶固体形式的“锭”，最后切割形成晶圆。在晶圆代工厂制造完成的晶圆在出厂前会经过一道电性测试，称为晶圆可接受度测试（Wafer Acceptance Test，WAT），只有WAT测试通过的晶圆才会被送去封测厂。

二、封装前测试（中测，Chip Probe，CP） 封测厂首先对送来的晶圆进行中测。由于在晶圆制造过程中工艺原因会引入各种制造缺陷，导致晶圆上的裸Die（芯片未封装时的单个单元）中会有一定量的残次品。CP测试的目的就是在封装前将这些残次品找出来。在进行CP测试时，通过探针与芯片上的焊盘接触，进行芯片功能的测试，同时标记不合格芯片，并在后续切割后进行筛选。这个过程需要用到探针台，探针台由载物台、光学元件、卡盘组成，主要承担输送定位任务，使晶圆依次与探针接触完成测试，它能够提供晶圆自动上下片、找中心、对准、定位，及按照设计的步距移动晶圆以使探针卡上的探针能对准硅片相应位置进行测试。例如克洛诺斯自主研发的超精密气浮平台作为载物平台，重复定位精度达±50nm，可以提供超精密的机械移动定位，以定位晶圆进行精密检测。

三、封装环节

1. 前段操作

• 晶圆减薄（wafer grinding）：刚出场的晶圆（wafer）通常需要进行背面减薄，达到封装需要的厚度。在背面磨片时，要在正面粘贴胶带来保护电路区域，研磨之后，去除胶带。这一步骤有助于后续芯片在封装后的整体厚度控制，以满足不同应用场景对于芯片尺寸的要求，例如在一些对空间要求苛刻的移动设备中，芯片必须足够薄才能适应设备的设计需求。

• 晶圆切割（wafer Saw）：将晶圆粘贴在蓝膜上，再将晶圆切割成一个个独立的Dice（芯片单元），然后对Dice进行清洗。切割过程需要精确控制，以确保每个芯片单元的完整性和准确性，避免切割过程中对芯片造成损伤。

• 光检查：检查在前面步骤中是否出现残次品。这是一道重要的质量检测工序，通过光学检测设备对芯片进行细致的检查，及时发现可能存在的问题，如芯片表面的划痕、电路连接的异常等，从而保证进入下一工序的芯片质量。

• 芯片贴装（Die Attach）：包括芯片贴装、银浆固化（防止氧化）、引线焊接等操作。芯片贴装是将切割后的芯片准确地放置在封装基板或框架上，银浆固化能够确保芯片与基板或框架之间的连接稳定且不易被氧化，引线焊接则是建立芯片与外部电路连接的关键步骤，它使得芯片的电路能够与外界进行电气通信。

2. 后段操作

• 注塑：用EMC（塑封料）把产品封测起来，同时加热硬化。这一步骤为芯片提供了机械物理保护，防止外部冲击对芯片造成损害。塑封料能够包裹芯片，使其免受外界灰尘、湿气等环境因素的影响，就像给芯片穿上了一层坚固的防护衣。

• 激光打字：在产品上刻上相应的内容，例如生产日期、批次等等。这些标记有助于产品的追溯和管理，在芯片的生产、销售和使用过程中，可以通过这些标记快速获取芯片的生产信息，方便进行质量控制和售后服务。

• 高温固化：通过高温处理保护IC内部结构，消除内部应力。在芯片的制造和封装过程中，由于材料的不同热膨胀系数等原因，会在芯片内部产生应力，高温固化能够使芯片内部结构更加稳定，提高芯片的可靠性和使用寿命。

• 去溢料：修剪边角。在注塑过程中，可能会有多余的塑封料溢出到芯片的边角部位，去溢料操作可以去除这些多余的部分，使芯片的外观更加整齐，同时也避免了溢料可能对芯片性能产生的影响，如影响芯片的散热性能等。

• 电镀：提高导电性能，增强可焊接性。电镀层可以改善芯片引脚或连接部位的导电性，使其更容易与外部电路进行焊接连接，确保电气连接的稳定性和可靠性，这对于芯片在各种电路系统中的正常工作至关重要。

• 切片成型检查残次品：对封装后的芯片进行最后的成型处理，并再次检查是否存在残次品，确保封装后的芯片质量符合要求，只有通过这一检查的芯片才能够进入最终的测试环节。

四、封装后测试（终测，Final Test，FT） 封装完成后的产品还需要进行终测。终测是对封装后的芯片进行全面的功能和性能测试，包括芯片的电气特性、逻辑功能、信号传输等方面的测试。只有通过FT测试的产品才能对外出货，以保证到达用户手中的芯片能够正常工作，满足各种应用场景的需求。

芯片封装测试的关键步骤

一、测试环节的关键步骤

1. 晶圆可接受度测试（WAT） 这是晶圆在代工厂出厂前的一道电性测试。它是对晶圆整体电学性能的初步检测，测试内容涵盖了晶圆中各个芯片单元（Die）的基本电学参数，如电阻、电容、电压等特性的检测。通过WAT测试，可以筛选出在晶圆制造过程中就存在严重电学性能问题的晶圆，避免将有明显缺陷的晶圆送入封测厂，从而提高整个芯片制造流程的效率，减少不必要的封装成本。例如，如果晶圆中的某个区域存在大面积的电学性能异常，可能是由于制造过程中的掺杂不均匀或者光刻不准确等原因造成的，WAT测试能够及时发现这种问题。

2. 中测（CP）

• 精确探测：CP测试在封装前对晶圆上的裸Die进行检测，其关键在于精确的探测技术。通过探针与芯片上的焊盘进行精准接触，来获取芯片的功能信息。探针的精度和稳定性对于测试结果至关重要，因为如果探针与焊盘接触不良，可能会导致测试结果的误判，将合格的芯片误判为不合格，或者反之。例如，在测试一些引脚间距非常小的芯片时，需要使用高精度的探针设备，确保每个探针都能准确地与对应的焊盘连接。

• 缺陷筛选：CP测试的核心目的是筛选出裸Die中的残次品。由于晶圆制造过程中的各种工艺偏差，如光刻、蚀刻、沉积等工序可能引入的缺陷，会导致部分Die的功能不正常。CP测试通过对芯片功能的全面检测，能够识别出这些存在功能缺陷的Die，如逻辑电路中的门电路故障、存储单元的读写错误等，然后将其标记出来，在后续的切割和封装过程中进行剔除，从而避免对这些残次品进行不必要的封装操作，大大降低了封装成本。

3. 终测（FT）

• 功能完整性测试：FT是对封装后的芯片进行的全面测试。它需要确保芯片的各项功能都能正常运行，包括各种逻辑功能、运算功能、信号处理功能等。例如，对于一款CPU芯片，FT测试需要检查其指令集的执行是否正确，数据处理是否准确，中断处理是否正常等。对于通信芯片，要测试其信号的发送和接收功能、调制解调功能等是否符合标准。

• 性能指标测试：除了功能测试外，FT还需要对芯片的性能指标进行测试，如芯片的工作频率、功耗、响应速度等。这些性能指标直接关系到芯片在实际应用中的表现。以手机芯片为例，其工作频率决定了手机的运行速度，功耗影响手机的电池续航能力，响应速度则关系到用户操作手机时的流畅体验。只有当芯片的各项性能指标都满足要求时，才能判定该芯片通过终测，允许对外出货。

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二、封装环节的关键步骤

1. 晶圆减薄

• 厚度控制：晶圆减薄过程中，精确的厚度控制是关键。不同的芯片应用场景对芯片的厚度有不同的要求，例如在超薄型电子产品如智能手表中，芯片需要非常薄才能适应产品的紧凑设计。减薄操作需要将晶圆的厚度降低到满足封装需求的数值，同时要避免减薄过度导致晶圆破裂或者损伤到正面的电路结构。在减薄过程中，需要使用高精度的研磨设备，并且要根据晶圆的初始厚度、材料特性以及目标厚度等因素来调整研磨参数，如研磨速度、研磨压力等。

• 正面保护：在晶圆背面减薄时，正面粘贴胶带保护电路区域是一个重要操作。因为研磨过程中产生的振动、摩擦等可能会对正面的电路造成损坏，胶带能够起到缓冲和隔离的作用。而且在研磨完成后，胶带的去除也需要谨慎操作，避免在去除过程中残留胶渍或者对电路造成拉扯等破坏。

2. 芯片贴装

• 贴装精度：芯片贴装过程中，要将芯片准确地放置在预定的位置上，这对于后续的引线焊接和芯片的正常工作至关重要。贴装的精度需要达到微米级别，以确保芯片与封装基板或框架之间的电气连接和机械固定的准确性。例如，在一些多芯片封装的情况下，如果其中一个芯片贴装位置偏差较大，可能会导致引线连接困难，甚至在工作过程中出现芯片之间的信号干扰等问题。

• 银浆固化与连接可靠性：银浆固化是芯片贴装中的一个重要环节。银浆作为芯片与基板或框架之间的连接介质，其固化效果直接影响连接的可靠性。在固化过程中，需要控制固化的温度、时间等参数，以确保银浆能够充分固化，形成稳定的电气连接，同时防止银浆氧化。如果银浆固化不完全或者被氧化，会导致芯片与基板之间的接触电阻增大，影响芯片的电气性能，甚至可能出现连接断开的情况。

3. 注塑

• 塑封料填充：注塑过程中，确保塑封料能够完全填充到芯片周围的空间是关键。如果塑封料填充不充分，会在芯片内部留下空隙，这些空隙可能会导致芯片在后续使用过程中受到湿气、灰尘等污染物的侵入，从而影响芯片的性能和可靠性。同时，不均匀的填充还可能会对芯片产生内部应力，导致芯片变形或者出现裂纹。

• 加热硬化控制：在注塑的同时进行加热硬化操作，加热的温度和时间需要精确控制。如果温度过高或者时间过长，可能会导致塑封料过度硬化，使其变脆，容易在受到外力冲击时破裂；而温度过低或者时间过短，则会导致塑封料硬化不完全，无法提供足够的机械保护作用。

芯片封装测试工艺实例分析

以常见的塑料封装工艺为例进行分析。

一、工艺流程实例

1. 前期准备

• 首先是晶圆的准备，假设是一个直径为300mm的硅晶圆，经过晶圆制造过程后，进行WAT测试，测试结果显示晶圆整体电学性能符合要求，然后将其送往封测厂。

• 在封测厂，对晶圆进行CP测试。使用高精度的探针台，探针卡上的探针间距根据芯片的引脚布局设计，例如对于一款引脚间距为100μm的芯片，探针的间距也为100μm左右，以确保能够准确地与芯片焊盘接触。通过CP测试发现晶圆上大约有5%的裸Die存在功能缺陷，将这些残次品标记出来。

2. 封装过程

• 注塑环节，使用EMC塑封料对芯片进行注塑封装，将芯片完全包裹起来。注塑过程中，控制塑封料的填充速度和压力，确保塑封料能够均匀地填充到芯片周围的空间，避免产生空隙。加热硬化过程中，将温度升高到175°C左右，保持40分钟，使塑封料充分硬化。

• 激光打字，在封装后的芯片表面刻上生产日期、批次号以及芯片型号等信息，激光的功率和频率根据芯片表面的材料特性进行调整，以确保清晰、准确的标记。

• 高温固化，将封装后的芯片放入高温炉中进行高温固化，温度设定为200°C，时间为2小时，以消除芯片内部在封装过程中产生的应力。

• 去溢料，使用专门的切割设备去除注塑过程中溢出到芯片边角的多余塑封料，使芯片的外观整齐。

• 电镀环节，对芯片的引脚进行电镀处理，电镀层采用金材料，电镀厚度为5μm左右，以提高引脚的导电性能和可焊接性。

• 切片成型检查残次品，对经过上述处理后的芯片进行最后的成型处理，使其符合标准的封装外形尺寸要求，然后再次进行检查，发现有极少数芯片在电镀过程中引脚出现短路现象，将这些不合格品剔除。

• 进行晶圆减薄，将晶圆的原始厚度从700μm减薄到200μm左右，以满足后续封装对厚度的要求。在减薄过程中，在晶圆正面粘贴特殊的保护胶带，减薄完成后，使用专业的胶带去除设备干净地去除胶带。

• 晶圆切割环节，将晶圆粘贴在蓝膜上，使用切割设备按照芯片的尺寸将晶圆切割成单个的Dice，每个Dice的尺寸为5mm×5mm左右。切割完成后，对Dice进行清洗，去除切割过程中产生的碎屑和杂质。

• 光检查环节，通过高分辨率的光学检测设备对切割后的Dice进行检查，发现有少量芯片表面存在微小划痕，这可能是由于切割过程中的振动或者切割刀具的磨损造成的，将这些有划痕的芯片标记为不合格品。

• 芯片贴装阶段，将合格的芯片贴装到塑料封装基板上，使用银浆作为连接介质，银浆的厚度控制在10μm左右，确保芯片与基板之间的良好电气连接。贴装完成后，进行银浆固化，固化温度设定为150°C，固化时间为30分钟，以保证银浆充分固化且不被氧化。

• 前段操作

• 后段操作

3. 终测环节

• 对经过封装后的芯片进行终测。通过专门的测试设备对芯片的功能和性能进行全面测试。对于功能测试，输入各种不同的测试信号，检查芯片的逻辑功能是否正确，例如对于一款数字信号处理芯片，检查其对不同频率和幅度的数字信号的处理是否符合设计要求。在性能测试方面，测量芯片的工作频率、功耗等指标。假设该芯片的设计工作频率为1GHz，测试结果显示芯片的实际工作频率在0.98 - 1.02GHz之间，符合要求；芯片的功耗在设计的额定功耗范围内，判定该芯片通过终测，可以对外出货。

二、工艺特点分析

1. 成本效益

• 在这个塑料封装工艺实例中，塑料封装材料成本相对较低，这使得在大规模生产中能够有效控制成本。例如，与陶瓷封装或金属封装相比，塑料封装料的原材料价格较低，并且注塑等工艺相对简单，设备投资成本也较低。同时，由于能够在封装过程中有效地筛选出残次品，避免了对不合格芯片进行不必要的加工和测试，进一步降低了成本。例如在CP测试和各工序后的检查中，及时发现并剔除不合格品，减少了后续工序的浪费。

2. 广泛适用性

• 塑料封装工艺适用于多种类型的芯片。对于大多数消费电子产品中的芯片，如手机、平板电脑等中的芯片，其对芯片的性能和可靠性要求在塑料封装能够满足的范围内。例如，对于一些中低端的手机芯片，塑料封装能够提供足够的机械保护、电气连接和散热性能。而且，塑料封装工艺能够适应不同尺寸和引脚布局的芯片，具有较高的灵活性。例如，从较小尺寸的传感器芯片到较大尺寸的应用处理器芯片，都可以采用塑料封装工艺。

3. 工艺挑战与应对

• 在这个实例中，也面临一些工艺挑战。如在晶圆切割过程中，可能会出现芯片表面划痕的问题，这就需要定期检查和更换切割刀具，优化切割参数，如降低切割速度、调整切割压力等，以减少划痕的产生。在注塑环节，要确保塑封料的均匀填充，这需要精确控制注塑设备的参数，并且对塑封料的质量和流动性进行严格检测。对于终测环节，随着芯片功能和性能的日益复杂，需要不断更新测试设备和测试方法，以确保能够准确地检测出芯片的各种问题。

先进的芯片封装测试技术

一、先进封装技术

1. 晶圆级封装（WLP）

• 技术原理：晶圆级封装是一种较为先进的封装技术，它直接在晶圆上进行封装，无需将晶圆切割成单个芯片后再进行封装。其主要原理是在晶圆表面构建重布线层（RDL），通过重布线层将芯片的电极重新布局，以满足不同的封装需求。例如，当芯片的引脚间距较小，而外部电路连接需要较大的引脚间距时，可以通过RDL进行重新布线，调整引脚间距。同时，在晶圆表面

倒装芯片清洗剂W3800介绍

倒装芯片清洗剂W3800是针对PCBA（印刷线路板组装）焊后清洗开发的一款浓缩型环保水基清洗剂。主要用于清除电子组装件PCBA、功率LED器件及引线框架型分立器件上的锡膏或者助焊剂残留物。特别适用于助焊剂残留较多且顽固的PCBA清洗，本品在材料兼容性方面表现优越，适应于超声、喷淋等多种清洗工艺。

倒装芯片清洗剂W3800的产品特点：

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5、对市场上大多数种类型的助焊剂和锡膏焊后残留均具有良好的清洗效果。

倒装芯片清洗剂W3800的适用工艺：

W3800水基清洗剂适应于超声、喷淋等多种清洗工艺。

倒装芯片清洗剂W3800产品应用：

W3800在材料兼容性方面表现优越，主要用于清除电子组装件PCBA、功率LED器件及引线框架型分立器件上的锡膏或者助焊剂残留物。特别适用于助焊剂残留较多且顽固的PCBA清洗，清洗时可根据PCBA残留物的状态，将本品按一定比例稀释后再进行使用，一般稀释比例应控制在 1:3～1:5。