毕业设计论文-cpu的封装测试工艺技术

毕业设计论文-cpu的封装测试工艺技术内容摘要：

QF P（ Plastic Quad Flat Package）封装的芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在 100成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 7 个以上。 用这种形式封装的芯片必须采用 SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。 采用 SMD 安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。 将芯片各脚对准相应的焊点，即可实现与主板的焊接。 用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸 下来的。 QFP/PFP封装具有以下特点： (1)适用于 SMD 表面安装技术在 PCB 电路板上安装布线。 (2)适合高频使用。 (3)操作方便，可靠性高。 (4)芯片面积与封装面积之间的比值较小。 Intel 系列 CPU中 8028 80386和某些 486主板采用这种封装形式。 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 8 第第 二二 章章 CPU的的 封封 装装 测测 试试 与与 测测 试试 工工 艺艺 CPU 封装的主要的工艺流程 我们都知道 CPU 封装是一个非常复杂的过程，它需要许多的工艺过程，封装的工艺也有多种多样，不同的产品有不同的工艺。 而且每一个步骤 的精度都非常的高。 我们现在主要生产的市场上笔记本的酷睿 i3 ，和 i5，少量 i7 系列 的CPU。 英特尔 CPU 的封装和芯片的封装是大致相同。 但是也有许多 差异。 现在英特尔生产的 CPU 的都是没有加散热盖的。 下面是详细的工艺流程如图 21 图 21 封装的详细工艺流程 SUBMARK， LASERMARK 是用于标记的。 基片标记，目的是给生产制造提供 SLI追踪信息。 不同的产品的标记可能是黑色，灰色，铜标记中的一种。 前道标记作用： (1)当前道信息不存在或者被散热盖覆盖时，将产品 的信息以二维码和人可识别的文字的方式做生产追踪信息。 (2)给商标和版权信息留出空位，这个标记总是打在散热盖上面。 后道标记：这个标记的目的是向客户提供产品信息，这个标记可能用黑白，棕色标记或者 IHS 标记刻在组件表面或者铜标记刻在组件底边外。 APL（ automatic package loading） CTL（ carrier tray loader）它们的作 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 9 用都是一样的都是物料转换，并且机器也是一样的。 不过它们的运用是相反的，APL 是把基片从料盘中转移到 carrier 上面，而 CTL 是把 carrier 上的基片 转移到料盘上。 NGCAM（ next generation chip attach module） 芯片的粘贴。 通过模版印刷和喷涂的方式在基片的贴装区域印制或者喷涂足够的助焊剂，然后读取基片表面上的 2D matkix 信息以跟踪基片。 在把芯片和基片精确的粘贴在一起然后通过回流焊接形成电连接。 在粘贴的时候会造成芯片贴歪的情况，造成这种情况的原因可能是助焊剂过多或者机器的数据不正确。 因此每天测助焊剂的厚度和收集数据时都要仔细，保证数据正常。 DEFLUX（ delete flux）去助焊剂。 这个站点的作用就是为了去除 芯片回流以后残余在芯片和基片之间的助焊剂和为溶助焊剂，因为助焊剂和残余会减弱环氧树脂和芯片或基片之间的粘连，因此要去除助焊剂对芯片的危害。 EPOXY 环氧树脂的注塑。 它分为 EPOXY:Underfill 环氧注塑和 EPOXY:Cure 烘烤。 EPOXY:Underfill 就是把经过烘烤后的产品把环氧树脂注入到芯片和基片之间以保护焊接点。 而 EPOXY:Cure 是固化环氧树脂，通过固化炉固化环氧树脂为芯片和基片之间的焊球提供结构化支撑。 下面是经过 EPOXY 过后的 CPU 如图 ：22 图 22 CPU 经过注塑环 氧树脂后 环氧树脂的作用：首先环氧树脂可以保护芯片免受环境影响，耐受机械振动和冲击，在此之前因为只有接触点连接作用，在环境（温度）变化或者收到冲击的时候，接触点很容易发生断裂现象，从而出现可靠性问题；其次环氧树脂可以减小芯片于基片间热膨胀失配的影响，起到缓冲的作用。 同时环氧树脂可以使得应力和应变再分配，减小芯片中心用四角部分凸点连接处应力和应变过于集中。 这样，环氧树脂作用下，元器件的可靠性可以得到提高。 通过环氧树脂的作用可以推断出来作为合格的环氧树脂填充料应至少具有以下的要求： （ 1）填料无挥发性，否则可 能导致机械失效。 （ 2）应尽可能减小以消除应力失配。 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 10 （ 3）为避免基片产生变形，固化温度要低。 因为高的固化温度不但可能引起基片的变形，还可能对芯片造成损坏。 （ 4）填料的粒子尺寸应小于倒装芯片于基片间的间隙。 （ 5）在填充温度下的填料粘滞性要低，流动性要好。 （ 6）填料应具有较高的弹性模量用弯曲强度，求确保喊节点不会断裂。 （ 7）在高温高湿的环境下，填料的绝缘电阻要高，以免产生短路现象。 （ 8）抗化学腐蚀力强。 CSAM 和 CSAM2 的作用是一样的都是对产品内部缺陷进行无损检查。 它们是利用超声波来扫描产品，环 氧树脂材料中空气层会折射出不同的超声波信号，因此空洞在扫描图像中可以看见。 它们就是在不同的站点过后，其实是一样的。 PEVI(post epoxy visual inspection) 和 PIVI （ post IHS visual inspectional） 都是目检，主要是看芯片有没有缺陷。 PIVI 和 PEVI 还是有所不同， PEVI 目检是在料盘里看，而 PIVI 是在 carrier 上面看。 IHS（ integrated heat spreader） 散热片粘合， 将散热片正确地连接或放置在预先熔化的焊接 TIM 基础硅核中 ，并确定方向正确，然后进入回流设备进行焊接 TIM 和密封。 现英特尔 已不再产有散热盖的产品，所以此站点也相应的被停用。 图 23 CPU加散热盖横截面图 上面是图是经过 IHS过后是产品横截面图，上面加的是散热盖。 SRM是 IHS过后是站点主要作用就是将拾取相关的弹簧夹。 弹簧夹用于在 回流 \固化过程中固定散热片。 以上站点都是前道的封装工艺站点，封装就是就基本上完了，后面的就是测试工艺的站点。 LCBI（ low cost burnin operational）老化测试。 它的目的就是让被测设备（ DUT）在高压和高温的状态下加速早期失效，进而使 DUT在后期使用中更稳定。 CMT(configurable module test)站点主要是做产品的电性能测试，保证 CPU能正常的运行。 OLB（ offline binning）主要是对 CPU进行分 BIN,经过电性能测试过后，根成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 11 据电性能测试结果的优良等级把它分离出来。 SFGI工厂产品存放仓库，从测试工序接收储存并拆分产品将分批的物料交给完工工序并贴标签。 OLF（ Off Line Fusing）即离线锁频，通过机器锁定 CPU的频率使产品有一个好的工作频率。 PPV（ Processor Platform Validation）即系统测试，用于测试 CPU的整个性能看产品能否正常的工作。 MTI主要做的是把产品从不同的料盘上转移和检查 CPU的针脚是否有问题，如有问题并且矫正针脚。 FVI(final visual inspection)简化版最终目检，主要是看经过这么多站点CPU有没有损伤。 以上就是封装的整个流程。 测试 工艺 流程 的目标 测试需要很长的时间，但是我们测试出产品的 电性能和分出产品的好坏 的我们最终的目标。 该站点用特定的设备和特定的 程序对 CPU 进行性能测试，它的目的是： （ 1） 筛选出制造本身有缺陷的元件确保元件符合产品数据表中的性能规范。 （ 2） 将元件分类并且根据性能将其放入对应的储存箱中。 （ 3） 为工厂和相关的部门提供和及时反馈信息以支持和不断改进产品的性能。 测试的操作流程的描述 测试 时机器的运动很复杂是按如下步骤操作的： （ 1)将需要测试的 CPU 用料盘的形式放到 summit ATC 的 handler 机器中。 （ 2)通过一个 Input gantry 的机械手将 CPU 放到测试一个运转的载体（盘子）中。 （ 3)将 CPU运载到到一 个特定的的设备上对每一个 CPU加热测试火降温测试 （加热的时间是特定的（ PNP 15S CFD 30S）。 （ 4)测试完毕之后，再将元件放回盘子。 （ 5)最后，将 CPU 用一个叫 sort gantry 的机械手将测试的结果放到不同 的储存箱中。 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 12 批次测试的产品和类型 我们需要测试的产品 批次 有两种 一种是给外面的供应厂家的，另一种是给工程师做测试用的如表（ 24）。 测试的类型也有两种一种是热测，另一种是冷测。 热测试 是在 100 度到 107 之间 ，冷测试在 0 度到 5 度之间如表（ 25）。 表 24 需要测试产品的批次 操作 批次类型 描述 产品批次 K批次 元件未通过老化测试 母批次 元件通过老化测试 元件没有老化测试 元件通过老化测试 工程批次 可靠性批次 可靠性团队的元件测试 功能性锁频 功能性锁频测试 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 13 表 25 需要测试产品的类型 测试产品 产品的一般顺序； 7711（热测试） 7721（热测试） 7731（冷测试）。 7741 和 7751 可以是热测试也可以是冷测试是没有顺序 的。 测试 socket 测试描述 注释 RCX（ 7711） 热测试 老化前测试，捕捉开路和短 路 CRCX（ 7711） 热测试 老化前合并 socket 测试 , 开路和短路 PBICX（ 7721） 热测试 老化后高温测试 CPBICX（ 7721） 热测试 老化后高温合并 socket 测试 FCX（ 7731） 冷测试 PBICX 之后低温测试 CFCX（ 7731） 冷测试 合并 socket 低温测试 FQAX/FQATX(7741) CFQAX/CFQATX(7751) 热 /冷 /室温 出货之前最后质量确保测试 Functional Fuse 质量验证热测试 锁频质量检验 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 14 第第 三三 章章 测测 试试 设设 备备 与与 标标 准准 操操 作作 流流 程程 测试 设备 测试是一个非常复杂的过程所以需要许多的设备与辅助设备，下面主要介绍所需的设备及设备的危险。 测试所需要的设 备 1 测试机 2 传送机 3 测试借口单元（ TIU） 4 料盘 5 Bin 卡 6 推车 7 TIU 数据库 8 盖板 操作机器所需的个人防护设备 ： 操作机器和处理产品的时候都会遇到许多的危险，所以我们要学会保护自己学会使用个人呢防护设备如图（ 31）。 表 31 操作机器所需要的个人防护设备 1 操作机器 移动物体 安全眼镜 /护目镜 2 加载卸载批次 产品损坏 洁净室手套，静电衣服和静电匝带 3 用异丙醇作清洁 过敏 洁净室手套，安全眼镜 . 4 接触印制板 ， TIU 和手动socket 设备损坏 钢模鞋或静电鞋 ,静电手环 所需的材 料 要完成测试的 过程 必须有许多的材料，有软件的，也有硬件的。 在使用的过程中也有许多注意的问题。 主要的软件有 : 管理系统 RMS（ work stream AEPT WITS CTSC） 分频显示系成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文。