封装测试是芯片从fab到终端的最后一关fab良率再高封装测试出问题前面的努力全部白费。封装分三代引线框架、表面贴装、先进封装。测试分CP和FT两种CP在晶圆级FT在封装后。封装测试工程师既要懂封装工艺也要懂测试程序和良率分析。一、封装测试是芯片从fab到终端的最后一关封装测试是芯片制造的最后两道工序。fab做出晶圆封装厂把晶圆切割成芯片测试厂测试芯片功能然后出货到终端客户。封装测试的质量直接决定客户收到的芯片是否好用fab良率再高封装测试出问题前面的努力全部白费。封装是把裸芯片包起来保护和互连的过程。裸芯片很脆弱容易被机械力和潮气损伤封装提供物理保护。封装还提供电气互连把芯片的引脚连到PCB的焊盘上让芯片能和外部电路通信。封装还提供散热通道把芯片产生的热量传走。测试是检验芯片功能是否正常。测试分CP和FT两种CP是晶圆级测试在切割前测FT是最终测试在封装后测。CP不合格的芯片直接标掉不封装FT不合格的芯片要追溯问题来源。测试覆盖率越高送到客户手里的芯片质量越有保障。封装测试工程师要同时懂封装工艺和测试程序。封装工艺包括贴片、焊线、塑封、固化、切筋成型等步骤。测试程序包括测试向量、测试参数、测试顺序等。两者都要熟悉才能做好封装测试的良率管理。封装代代表类型特点应用第一代第二代第三代第一代DIP/QFP引线框架、引脚在外成熟制程、消费电子第二代QFN/BGA表面贴装、引脚在底移动设备、汽车电子第三代倒装焊/WLCSP电气路径短、密度高手机处理器二、封装的主要类型与演进封装类型分三代。第一代是引线框架封装芯片用引线连接到引线框架的引脚上再把引脚插入PCB。代表封装是DIP和QFP引脚在芯片四周。第二代是表面贴装封装芯片贴装在PCB表面引脚在芯片底部。代表封装是QFN和BGA封装的密度更高。第三代是先进封装包括倒装焊、晶圆级封装、2.5D封装和3D封装。倒装焊把芯片倒过来焊球直接连接在芯片和PCB之间电气路径最短。晶圆级封装在整片晶圆上做封装再切割封装和芯片制造同步完成。2.5D封装把多颗芯片封装在同一个基板上芯片之间用硅通孔TSV互连。代表技术是台积电的CoWoS和intel的EMIB。3D封装把芯片垂直堆叠芯片之间用TSV互连。代表技术是3D NAND和HBM存储器。chiplet是近年的热点。chiplet把一颗大芯片拆成多颗小芯片用先进封装集成在一起。chiplet的优势是不同功能可以用不同制程制造良率高、成本低、灵活性强。chiplet需要高密度互连的先进封装技术对封装厂提出了更高要求。封装工序关键设备良率影响因素贴片焊线塑封测试贴片贴片机位置精度、粘接强度焊线焊线机焊线参数、工具状态塑封压机/模具温度、压力、树脂质量测试测试机接触电阻、程序覆盖三、封装测试的核心工序贴片是把芯片贴到封装基板上。贴片有两种方式共晶贴片和环氧树脂贴片。共晶贴片用金锡合金把芯片和基板焊在一起需要加热到共晶温度。环氧树脂贴片用导电胶粘接温度要求低但导热性差。贴片质量的关键是位置精度和粘接强度。焊线是用金线或者铜线把芯片的引脚和基板的焊盘连接起来。线焊有两种球焊和楔焊。球焊用金线先烧一个球再压焊是主流方式。楔焊用铝线不需要烧球用于特殊场景。线焊质量的关键是焊点强度和线弧形状。塑封是用环氧树脂把芯片和焊线包起来。塑封提供物理保护和防潮。塑封工艺有传递模塑和压缩成型两种方式。传递模塑把环氧树脂加热熔化后压进模具压缩成型直接把环氧树脂压在芯片上。塑封质量的关键是填充完整性和内部缺陷控制。测试是用测试机台检查芯片的电性功能。CP测试在晶圆上进行用探针卡接触晶圆上的焊盘。FT测试在封装后进行用封装测试座接触引脚。测试程序包括直流参数测试、交流参数测试、功能测试和老化测试覆盖率越高越好。良率分析方法工具趋势分析根因分析跨部门协同趋势分析月度统计跟踪SPC控制图根因分析失效分析X-ray/EMMI/decap跨部门协同信息共享WAT/CP数据联动四、封装测试的良率问题贴片偏移是最常见的良率问题。贴片位置超出规格会导致后续焊线困难甚至开路。偏移的根因包括贴片机精度下降、基板变形、吸嘴磨损等。解决方法包括校准贴片机、检查基板平整度、更换吸嘴。焊线缺陷包括线弧异常、焊点虚焊、线与线短路等。焊线缺陷可能来自焊线参数漂移、焊线工具磨损、来料线径偏差等。解决方法包括检查焊线设备状态、校准焊线参数、管控来料质量。塑封缺陷包括分层、气泡、溢料等。分层是树脂和芯片或者基板之间分离影响可靠性。气泡是树脂内部的气体被困住削弱机械强度。溢料是树脂流到不需要的地方影响外观和尺寸。根因包括模具温度偏差、压力不足、树脂质量问题等。测试良率问题包括接触不良、测试程序bug、器件本身问题等。测试良率低不一定是封装问题也可能是fab的芯片本身良率低。区分fab问题和封装问题要看测试的详细数据和失效分析结果。五、封装测试与fab的配合fab和封装厂之间的信息传递很关键。fab提供的晶圆有WAT数据、CP数据和缺陷数据封装厂根据这些数据决定怎么处理晶圆。WAT异常的晶圆要重点关注CP良率低的晶圆要优先处理。失效分析是fab和封装厂配合的重要内容。封装后测试不合格的芯片要做失效分析判断是fab问题还是封装问题。失效分析方法包括decapsulation去掉塑封看内部、X射线检查焊线、EMMI检测漏电热点等。封装厂也会反馈问题给fab。比如封装过程中发现晶圆的氧化层有异常、硅片翘曲度超标等问题。fab要根据封装厂的反馈改进前道工序。封装工程师和fab工程师的语言不一样有时候沟通有障碍。封装工程师关注的是器件和系统层面的问题fab工程师关注的是工艺和器件物理层面的问题。建立共同语言需要一个过程这也是封装厂和fab厂要持续磨合的原因。六、封装测试工程师的技能要求封装测试工程师需要三个方面的知识封装工艺、测试程序、良率分析。封装工艺包括贴片、焊线、塑封、切筋等工艺知识和设备知识。测试程序包括测试机台操作、测试向量开发、测试规范理解等。良率分析包括数据处理、问题定位、跨部门沟通等。封装测试工程师的工作产出是良率报告和改善建议。每个月统计封装良率和测试良率分析趋势和异常提出改善建议。改善建议要具体到工序和参数有根因支撑。封装测试工程师还需要有项目管理能力。封装厂和fab厂之间有很多协同工作封装工程师要协调进度、处理异常、跟进改善措施。良好的沟通能力是封装工程师的必备技能。收个尾封装测试是芯片制造的最后关卡是fab到终端的桥梁。封装测试工程师既要懂封装工艺也要懂测试程序还要能分析良率数据。这是一个需要综合能力的岗位也是一个能学到很多东西的岗位。封装是半导体产业链里相对独立的环节跳槽和发展的机会都很多。写在最后你们封装厂和fab的配合有什么痛点评论区说说我们一起讨论改善方向。