關(guān)于針對(duì)砷化鎵芯片裝片工序芯片斷裂問(wèn)題的研討

章婷

（江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司江蘇江陰214400）

關(guān)于針對(duì)砷化鎵芯片裝片工序芯片斷裂問(wèn)題的研討

章婷

（江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司江蘇江陰214400）

通過(guò)對(duì)砷化鎵芯片裝片工序的研究，攻克了芯片斷裂的技術(shù)難關(guān)。本文重點(diǎn)將砷化鎵芯片裝片工序的關(guān)鍵技術(shù)的研究過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，列舉了研究過(guò)程中各類數(shù)據(jù)分析和結(jié)論。

砷化鎵；裝片；芯片斷裂

1 背景介紹

砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，它的半導(dǎo)體器件具有高頻、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更適合用于高功率的場(chǎng)合。砷化鎵芯片主要用于手機(jī)射頻前端，如功率放大器?？?，該模塊決定了手機(jī)的通話質(zhì)量，也很大程度上左右待機(jī)時(shí)間與通話時(shí)間，是手機(jī)必不可少的元件模塊，但是砷化鎵材質(zhì)的機(jī)械硬度低，芯片厚度薄，在封裝中經(jīng)常出現(xiàn)芯片斷裂的問(wèn)題。通常情況下，芯片斷裂是批量性的問(wèn)題，且在封裝過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)和控制。因此，解決芯片斷裂問(wèn)題，是否能成功導(dǎo)入砷化鎵芯片的關(guān)鍵。

2 攻關(guān)過(guò)程

芯片斷裂是批量性問(wèn)題，原因比較復(fù)雜，需要從材料、設(shè)備、工裝、制程參數(shù)等各方面研究分析，其中，關(guān)鍵因素列舉如下：

①小芯片的UV膜；②頂針冒系統(tǒng)；③芯片吸取參數(shù)DOE。

芯片吸取時(shí)，頂針、吸嘴以及劃片膜均對(duì)芯片施加作用力，三力平衡時(shí)芯片所受的作用力最大，此時(shí)是芯片斷裂的高風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程。對(duì)該過(guò)程進(jìn)行受力和時(shí)序分析：

（1）芯片受到向上的力包括：頂針冒對(duì)芯片的支撐力、頂針對(duì)芯片的作用力。

（2）芯片受到向下的力包括：膜對(duì)芯片的拉力、吸片壓力。在頂針頂至最高點(diǎn)的過(guò)程中，減少芯片發(fā)生斷裂的關(guān)鍵就是減小頂針對(duì)芯片的作力。

為了減少對(duì)芯片的作用力，對(duì)承載芯片的劃片膜的UV照射、頂針冒、和吸取參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和改善。

①劃片膜UV照射技術(shù)

不同的UV條件下，吸取芯片所需的頂針高度不同，UV照射能有效降低頂針高度。UV能量越大，芯片與劃片膜的結(jié)合力越小，在芯片吸取時(shí)，需要的頂針高度越小，從而有效的減少頂針對(duì)芯片的作用力。降低die crack的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)定UV照射的能量為800mJ。

②頂針冒的優(yōu)化技術(shù)

頂針冒優(yōu)化試驗(yàn)：芯片尺寸：780×1000/100um的砷化鎵芯片，頂針球徑70um，在不同的頂針高度條件下，驗(yàn)證不同頂針冒對(duì)芯片片的斷裂影響，通過(guò)對(duì)比分析，相同條件下，不合適的頂針冒將引起芯片隱裂。所以針對(duì)不同的芯片尺寸需要設(shè)計(jì)不同的頂針冒取配合芯片吸取過(guò)程。通過(guò)大量驗(yàn)證及反復(fù)的論證得出如下頂針冒的設(shè)計(jì)方案，見(jiàn)表1。

表1 芯片尺寸與頂針冒的選用規(guī)則表（單位：um）

③芯片吸取參數(shù)DOE

針對(duì)芯片吸取的三個(gè)重要參數(shù)，吸片壓力、頂針高度、吸片時(shí)間進(jìn)行田口DOE試驗(yàn)。通過(guò)主效應(yīng)圖分析發(fā)現(xiàn)影響芯片吸取的參數(shù)主要為頂針高度，其次是吸片壓力，優(yōu)化后的芯片吸取參數(shù)為，頂針高度：0.35mm，吸片壓力為0.5牛，吸片時(shí)間：80ms。

3 攻關(guān)總結(jié)

為了減少撿取芯片過(guò)程中對(duì)芯片的作用力，降低芯片斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)劃片膜UV照射技術(shù)、頂針冒的優(yōu)化技術(shù)、芯片吸取參數(shù)等關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，得出最優(yōu)化的材料類型及參數(shù)選擇，從而解決了砷化鎵芯片斷裂的難點(diǎn)。

[1]林詠.GaAs芯片面面觀.電子產(chǎn)品世界，1996（2）.

The Solution of Die Crack during the Process of Die Attach for GaAs Chip

Zhang Ting
（ChangJiang Elec.TECH.Jiangyin Jiangsu214400）

Through the research of die attach process based on GaAs chip,resolved key technical problems of die crack.This article will give description in detail about the research of die attach,including data analysis and conclusion.

GaAs；Die Attach；Die Crack

TN406

A

1004-7344（2016）30-0324-01

2016-10-15