重點摘要:封裝製程有哪些步驟?
不論哪一種封裝,大致都走四段:晶圓準備(進料、針測、研磨、切割)→ 組裝(把晶粒接到導線架、基板、中介層或重佈線上)→ 保護與接點(封膠、填膠、上蓋、電鍍或植球)→ 測試與出貨。差別在中間的接合方式:打線封裝用金屬線連接,覆晶封裝把晶粒翻面用凸塊焊上,晶圓級封裝直接在整片晶圓上做,2.5D 封裝(CoWoS、CoPoS)則多一層中介層、接合兩次。製程道數從 QFP 的 39 道到 CoWoS 的 73 道不等。
封裝在做什麼?為什麼是「後段」
前段晶圓廠在晶圓上做出電路,但晶粒本身很脆、接點極小,沒辦法直接焊到電路板上。封裝要完成四件事:
保護
用封膠、上蓋把晶粒包起來,隔絕濕氣、灰塵與外力。
連接
把晶粒上微米級的接點,轉接成電路板焊得上去的接腳或錫球。
散熱
透過導線架、基板或金屬上蓋,把晶片運作的熱導出去。
測試
封裝前後都要測,確保出貨的每一顆都是良品。
這些都在封測廠(或晶圓廠的先進封裝廠)完成,所以稱為後段製程。前段與後段的完整比較,請看 前段與後段製程差在哪。
8 種封裝怎麼分?依接合方式分成四大類
| 類別 | 晶粒怎麼接出來 | 本文涵蓋 |
|---|---|---|
| 打線封裝 | 晶粒正面朝上,用金線或銅線連到導線架或基板 | QFP/SOP、QFN/DFN、打線 BGA |
| 覆晶封裝 | 晶粒翻面,凸塊直接焊到基板,縫隙填 underfill | FCBGA/FCCSP |
| 晶圓級封裝 | 不用基板,直接在晶圓上做重佈線與錫球 | WLCSP、扇出型(InFO) |
| 2.5D 先進封裝 | 多顆晶片先接到中介層,再接到基板,覆晶接合兩次 | CoWoS、CoPoS |
8 種封裝比較總表
| 封裝 | 接合方式 | 載具 | Deflux 次數 | 其他清洗 | 常見應用 |
|---|---|---|---|---|---|
| QFP/SOP | 打線 | 導線架 | 0 | 研磨後、切割後清洗、去溢膠、電鍍前後水洗;打線前電漿;黏晶前、封膠前電漿(依產品) | 電源 IC、MCU、車用 |
| QFN/DFN | 打線 | 導線架(整片) | 0 | 研磨後、切割後清洗 ×2、去溢膠;打線前電漿;黏晶前、封膠前電漿(依產品) | 類比 IC、RF、電源管理 |
| 打線 BGA | 打線 | 基板 | 1 | 研磨後、切割後清洗 ×2;打線前電漿;黏晶前、封膠前、植球前電漿(依產品) | 記憶體、消費性晶片 |
| FCBGA/FCCSP | 覆晶 | 基板 | 2–3 | 凸塊電鍍前後、去光阻後、凸塊回焊後、研磨後、分板後、切割後清洗 ×2、封膠後(依產品);凸塊前除渣、填膠前電漿;上蓋前、植球前電漿(依產品) | CPU、GPU、網通晶片 |
| WLCSP | 凸塊直接上板 | 晶圓 | 1(晶圓級) | 重佈線電鍍前後、去光阻後、研磨後、切割後清洗;保護層除渣 ×2、UBM 前電漿 | 手機小晶片、感測器 |
| 扇出型(InFO) | 重佈線 | 載板(晶圓形) | 1(晶圓級) | 銅柱電鍍前後、研磨後、封膠研磨後、重佈線每層、拆載板後、切割後清洗;重佈線除渣 | 手機 AP、PMIC |
| CoWoS | 覆晶 ×2 | 中介層晶圓+基板 | 3(CoW・oS・植球) | CMP 後 ×2、重佈線每層、微凸塊電鍍前後、研磨後、封膠研磨後、背面重佈線、拆載板後、切割後清洗 ×2;重佈線除渣、填膠前電漿 ×2;上蓋前、植球前電漿(依產品) | AI 加速器、HPC |
| CoPoS | 覆晶 ×2 | 方形面板+基板 | 3(CoP・oS・植球) | 重佈線每層、微凸塊電鍍前後、研磨後、封膠研磨後、拆載板後、切割後清洗 ×2;重佈線除渣、填膠前電漿 ×2;植球前電漿(依產品) | AI 加速器(2028 後) |
幾奈米的晶圓用哪種封裝?
先說結論:封裝是依產品需求選的,不是由奈米數直接決定。要看接點數量、效能、散熱、尺寸與成本。但兩者有明顯的對應關係:先進製程(7 奈米以下)做的多是高效能晶片,接點多、發熱大,需要覆晶或先進封裝;成熟製程(28 奈米以上)做的多是電源、類比、MCU,打線封裝就夠用、也最便宜。
| 封裝 | 常見製程節點 | 代表產品 |
|---|---|---|
| QFP/SOP | 90 奈米以上成熟製程 | 車用 MCU、電源 IC、工控晶片 |
| QFN/DFN | 28 奈米以上成熟製程 | 電源管理、類比、RF、藍牙晶片 |
| 打線 BGA | 28 奈米以上成熟製程 | 消費性 SoC、網通與工控晶片;記憶體另有自己的製程世代 |
| FCBGA | 40 奈米到 3 奈米 | CPU、GPU、網通交換器晶片;高階產品多在 7 奈米以下 |
| WLCSP | 多為 28 奈米以上成熟製程 | 電源管理、感測器、RF 等小晶粒 |
| 扇出型 | 16 奈米以下先進製程 | 手機處理器(首個量產產品是 16 奈米的 Apple A10) |
| CoWoS | 主流 7 奈米以下 | AI 加速器:NVIDIA H100(4 奈米級)、B200、B300(4NP);首批量產是 2013 年 28 奈米 FPGA |
| CoPoS | 預期為 3 奈米以下最先進製程 | 大尺寸 AI/HPC 晶片(2028 年後) |
一般情況整理,同一個製程節點可能用不同封裝。例如同樣是 3 奈米手機處理器,蘋果用扇出型 InFO,多數 Android 手機晶片用覆晶 FCCSP。來源:CoWoS 首批量產見 台積電新聞稿;A10 採 16 奈米與 InFO 見 Semiconductor Digest;B200 採 4NP 與 CoWoS-L 見 TechInsights。
8 種封裝完整流程圖:從晶圓進料到出貨
實際流程依產品設計與各廠製程而定;CoWoS、CoPoS 的細節台積電未完整公開,依公開文獻與報導整理。
導線架封裝(QFP/SOP)
最傳統的封裝:晶粒黏在金屬導線架上,用金線或銅線打線連接,接腳從四邊或兩邊伸出。整個流程沒有焊接錫球,所以沒有 Deflux。
共 39 道製程
常見製程節點:90 奈米以上成熟製程|車用 MCU、電源 IC、工控晶片
時事汽車的引擎控制、車身電子大量使用 QFP 封裝的微控制器(MCU)。2021 年全球車用晶片短缺,缺的就是這類成熟製程晶片。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓進料第 1–3 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 3晶圓針測CP,可在前段或封測廠做
- 研磨切割第 4–10 道
- 4貼保護膠帶BG Tape
- 研磨機內建清洗
- 5背面研磨Back Grinding
- 6背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 7撕膠帶・貼切割膠帶Wafer Mount
- 切割機內建清洗
- 8晶圓切割Wafer Saw
- 9切割後清洗DI 水噴洗+旋乾
- 10切割後檢查AOI
- 晶圓送線第 11–13 道
- 11裝入框架匣Frame Cassette
- 12氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 13搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- 導線架進料第 14 道
- 14導線架進料Leadframe
- 導線架送線第 15–16 道
- 15裝入料盒Magazine
- 16搬運到組裝線
- 組裝
- 黏晶打線第 17–23 道
- 17備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 18黏晶前電漿清洗依產品,提升黏晶附著
- 19黏晶Die Attach,銀膠或 DAF
- 20銀膠烘烤Cure
- 21打線前電漿清洗去除焊墊有機污染
- 22打線Wire Bond
- 23打線後檢查3rd Optical
- 封膠與成型
- 封膠第 24–26 道
- 24封膠Molding
- 25後烘烤PMC
- 26去溢膠Deflash,化學浸泡+高壓水
- 電鍍成型第 27–31 道
- 電鍍線:連續槽體
- 27電鍍前處理除油・酸洗・水洗
- 28接腳電鍍鍍錫 Plating
- 29電鍍後水洗烘乾
- 30雷射打印Marking
- 31剪切成型Trim & Form
- 電鍍線:連續槽體
- 測試與出貨
- 測試第 32–34 道
- 32最終測試FT
- 33預燒測試Burn-in,高可靠度產品
- 34外觀檢查Visual/AOI
- 包裝出貨第 35–39 道
- 35裝入 Tray 或捲帶QFP 用 Tray,SOP 用料管或捲帶
- 36MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 37真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 38貼標・裝入內盒
- 39裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
QFN/DFN(無接腳導線架)
接腳不外露、藏在封裝底部,整片導線架一起封膠後再切成單顆(MAP 製程)。同樣是打線,沒有 Deflux,清洗以切割與去溢膠為主。
共 40 道製程
常見製程節點:28 奈米以上成熟製程|電源管理、類比、RF、藍牙晶片
時事手機、藍牙耳機、智慧手錶裡的電源管理、充電與無線晶片常用 QFN/DFN:體積小、底部散熱好、成本低。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓進料第 1–3 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 3晶圓針測CP,可在前段或封測廠做
- 研磨切割第 4–10 道
- 4貼保護膠帶BG Tape
- 研磨機內建清洗
- 5背面研磨Back Grinding
- 6背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 7撕膠帶・貼切割膠帶Wafer Mount
- 切割機內建清洗
- 8晶圓切割Wafer Saw
- 9切割後清洗DI 水噴洗+旋乾
- 10切割後檢查AOI
- 晶圓送線第 11–13 道
- 11裝入框架匣Frame Cassette
- 12氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 13搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- 導線架進料第 14 道
- 14導線架進料Leadframe
- 導線架送線第 15–16 道
- 15裝入料盒Magazine
- 16搬運到組裝線
- 組裝
- 黏晶打線第 17–24 道
- 17備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 18黏晶前電漿清洗依產品,提升黏晶附著
- 19黏晶Die Attach
- 20銀膠烘烤Cure
- 21打線前電漿清洗
- 22打線Wire Bond
- 23打線後檢查
- 24封膠前電漿清洗提升膠材附著力
- 封膠與切單
- 封膠第 25–27 道
- 25整片封膠MAP Molding
- 26後烘烤PMC
- 27去溢膠Deflash,高壓水
- 電鍍打印第 28–30 道
- 28接腳電鍍預鍍導線架(PPF)可省略
- 29雷射打印Marking
- 30貼切割膠帶
- 切單顆第 31–32 道
- 切割機內建清洗
- 31切單顆Package Saw
- 32切割後清洗去粉塵+吹乾
- 切割機內建清洗
- 測試與出貨
- 測試第 33–35 道
- 33最終測試FT
- 34預燒測試Burn-in,高可靠度產品
- 35外觀檢查Visual/AOI
- 包裝出貨第 36–40 道
- 36編帶入捲帶Tape & Reel
- 37MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 38真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 39貼標・裝入內盒
- 40裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
打線 BGA(PBGA)
晶粒正面朝上黏在基板上打線,底部用錫球取代接腳。打線不用助焊劑,但植球要,所以有一次 Deflux。
共 42 道製程
常見製程節點:28 奈米以上成熟製程|消費性 SoC、網通與工控晶片;記憶體另有自己的製程世代
時事電腦與手機裡的 DRAM、SSD 裡的 NAND 快閃記憶體,常把多顆晶粒疊起來再打線,封裝成 BGA。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓進料第 1–3 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 3晶圓針測CP,可在前段或封測廠做
- 研磨切割第 4–10 道
- 4貼保護膠帶BG Tape
- 研磨機內建清洗
- 5背面研磨Back Grinding
- 6背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 7撕膠帶・貼切割膠帶Wafer Mount
- 切割機內建清洗
- 8晶圓切割Wafer Saw
- 9切割後清洗DI 水噴洗+旋乾
- 10切割後檢查AOI
- 晶圓送線第 11–13 道
- 11裝入框架匣Frame Cassette
- 12氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 13搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- 基板進料第 14 道
- 14基板進料・烘烤去除濕氣
- 基板送線第 15–17 道
- 15裝入料盒Magazine
- 16乾燥櫃暫存防潮,依產品
- 17搬運到組裝線
- 組裝
- 黏晶打線第 18–24 道
- 18備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 19黏晶前電漿清洗依產品,提升黏晶附著
- 20黏晶Die Attach
- 21銀膠烘烤Cure
- 22打線前電漿清洗
- 23打線Wire Bond
- 24封膠前電漿清洗
- 封膠與植球
- 封膠第 25–27 道
- 25封膠Molding
- 26後烘烤PMC
- 27雷射打印Marking
- 植球第 28–32 道
- 28植球前電漿清洗依產品
- 植球連線段
- 29沾助焊劑Flux
- 30植球Ball Mount
- 31回焊Reflow
- 32植球後 Deflux洗錫球周圍助焊劑
- 切單顆第 33–34 道
- 切割後直接清洗
- 33切單顆Singulation
- 34切割後清洗
- 切割後直接清洗
- 測試與出貨
- 測試第 35–37 道
- 35最終測試FT
- 36預燒測試Burn-in,高可靠度產品
- 37外觀檢查Visual/AOI
- 包裝出貨第 38–42 道
- 38成品裝入 TrayJEDEC Tray
- 39MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 40真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 41貼標・裝入內盒
- 42裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
覆晶 BGA(FCBGA/FCCSP)
晶粒翻面,用凸塊直接焊在基板上,再填 underfill。跟 Deflux 文章裡的流程圖是同一份資料。FCCSP 是小尺寸版本,常用封膠一次完成填膠(MUF)。
共 55 道製程
常見製程節點:40 奈米到 3 奈米|CPU、GPU、網通交換器晶片;高階產品多在 7 奈米以下
時事桌上型與筆電的 CPU、顯示卡 GPU(例如 NVIDIA GeForce 系列)、網通交換器晶片都是覆晶封裝:接點多、功耗高,打線撐不住。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓進料第 1–2 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 凸塊第 3–8 道
- 3凸塊前電漿除渣Descum
- 4凸塊製作Bumping:PI・UBM・電鍍・回焊
- 5凸塊電鍍前後清洗前處理+電鍍後水洗
- 6去光阻後清洗去光阻・蝕刻種子層後
- 7凸塊回焊後清洗晶圓級,用晶圓清洗設備
- 8晶圓針測CP
- 研磨切割第 9–15 道
- 9貼保護膠帶BG Tape
- 研磨機內建清洗
- 10背面研磨Back Grinding
- 11背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 12撕膠帶・貼切割膠帶Wafer Mount
- 切割機內建清洗
- 13晶圓切割Wafer Saw
- 14切割後清洗DI 水噴洗+旋乾
- 15切割後檢查AOI
- 晶圓送線第 16–18 道
- 16裝入框架匣Frame Cassette
- 17氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 18搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- 基板進料第 19 道
- 19基板進料・烘烤
- 分板第 20–21 道
- 分板後直接清洗
- 20分板Router 1/4 片
- 21分板後清洗去粉塵
- 分板後直接清洗
- 貼元件第 22–23 道
- SMT 連線段
- 22SMT 被動元件沾助焊劑・回焊
- 23Pad Deflux洗焊墊助焊劑
- SMT 連線段
- 基板送線第 24–26 道
- 24裝入料盒Magazine
- 25乾燥櫃暫存防潮,依產品
- 26搬運到組裝線
- 覆晶組裝
- 接合第 27–31 道
- 27備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 覆晶連線段:輸送帶串接到清洗機
- 28沾/噴助焊劑Flux
- 29覆晶黏晶Flip Chip Attach
- 30回焊Reflow
- 31覆晶後 Deflux最關鍵:洗縫隙內助焊劑
- 填膠第 32–35 道
- 32烘乾Bake
- 33填膠前電漿清洗提升 underfill 流動與附著
- 34底部填膠Underfill
- 35填膠烘烤Cure
- 成品段
- 保護第 36–40 道
- 36封膠Molding
- 37封膠後清洗去溢膠・粉塵,有封膠才有
- 38上蓋前電漿清洗依產品
- 39上蓋Lid Attach+TIM
- 40雷射打印Marking
- 植球第 41–44 道
- 41植球前電漿清洗依產品
- 植球連線段
- 42沾助焊劑・植球Ball Mount
- 43回焊Reflow
- 44植球後 Deflux
- 切單顆第 45–46 道
- 切割後直接清洗
- 45切單顆Unit Saw
- 46切割後清洗去粉塵
- 切割後直接清洗
- 測試與出貨
- 測試第 47–50 道
- 47最終測試FT
- 48預燒測試Burn-in
- 49系統級測試SLT,高階晶片
- 50外觀檢查
- 包裝出貨第 51–55 道
- 51成品裝入 TrayJEDEC Tray
- 52MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 53真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 54貼標・裝入內盒
- 55裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)
整片晶圓直接做封裝,切開後成品就是晶粒大小,沒有基板,所以只有一條線、不用會合。所有清洗都在晶圓狀態下進行。
共 32 道製程
常見製程節點:多為 28 奈米以上成熟製程|電源管理、感測器、RF 等小晶粒
時事iPhone 與 Android 手機主機板上許多小顆的電源管理、感測器、射頻晶片都是 WLCSP:沒有基板,晶片多大、封裝就多大。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓線
- 晶圓進料第 1–2 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 重佈線第 3–15 道
- 3第一層保護層PI/PBO 塗佈・曝光・顯影・烘烤
- 4保護層除渣Descum
- 5濺鍍種子層Seed Sputter
- 6光阻・曝光・顯影
- 7重佈線電鍍前處理
- 8電鍍重佈線RDL Cu Plating
- 9重佈線電鍍後水洗
- 10去光阻・蝕刻種子層濕製程
- 11去光阻後清洗
- 12第二層保護層PI
- 13保護層除渣Descum
- 14UBM 前電漿清洗
- 15凸塊下金屬層UBM
- 植球第 16–18 道
- 植球連線段(晶圓級)
- 16印助焊劑・植球Ball Drop
- 17回焊Reflow
- 18晶圓級 Deflux洗錫球周圍助焊劑
- 植球連線段(晶圓級)
- 研磨切割第 19–26 道
- 19晶圓針測CP
- 研磨機內建清洗
- 20背面研磨Back Grinding
- 21背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 22背面保護膜Backside Laminate
- 23雷射打印Marking
- 切割機內建清洗
- 24晶圓切割Wafer Saw
- 25切割後清洗
- 26外觀檢查AOI
- 挑揀測試第 27–28 道
- 27挑揀入捲帶Pick & Place to Tape & Reel
- 28最終測試依產品
- 包裝出貨第 29–32 道
- 29MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 30真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 31貼標・裝入內盒
- 32裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
扇出型封裝(Fan-out/InFO)
晶粒先放在暫時載板上封膠,再在上面做重佈線,把接點「扇出」到比晶粒更大的面積。以晶片先置(Chip-first)為例;台積電的 InFO 屬於這一類。
共 46 道製程
常見製程節點:16 奈米以下先進製程|手機處理器(首個量產產品是 16 奈米的 Apple A10)
時事台積電 2016 年用 InFO 封裝 iPhone 7 的 A10 處理器(Semiconductor Digest),讓處理器更薄、散熱更好,之後多代 iPhone 處理器延續 InFO 封裝。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 晶圓進料第 1–3 道
- 1晶圓進料前段晶圓廠出貨
- 2進料檢驗Incoming QC
- 3晶圓針測CP,可在前段或封測廠做
- 長銅柱第 4–5 道
- 4晶圓銅柱Cu Post
- 5銅柱電鍍前後清洗前處理+水洗・去光阻
- 研磨切割第 6–12 道
- 6貼保護膠帶BG Tape
- 研磨機內建清洗
- 7背面研磨Back Grinding
- 8背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 9撕膠帶・貼切割膠帶Wafer Mount
- 切割機內建清洗
- 10晶圓切割Wafer Saw
- 11切割後清洗DI 水噴洗+旋乾
- 12切割後檢查AOI
- 晶圓送線第 13–15 道
- 13裝入框架匣Frame Cassette
- 14氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 15搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- 載板準備第 16–19 道
- 16載板塗離型層Carrier+Release Layer
- 17背面重佈線Backside RDL,PoP 用
- 18電鍍穿模銅柱TIV/TMV,PoP 用
- 19穿模銅柱電鍍後清洗PoP 用
- 載板送線第 20 道
- 20搬運到組裝線
- 置晶與封膠
- 置晶封膠第 21–25 道
- 21備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 22置晶Die Placement,面朝上+DAF
- 23壓縮成型封膠Compression Molding
- 24封膠研磨磨到露出銅柱
- 25研磨後清洗去研磨殘渣
- 重佈線與植球
- 重佈線第 26–29 道
- 26多層重佈線PI・種子層・電鍍・蝕刻,重複數層
- 27重佈線除渣(重複數次)每層顯影後 Descum
- 28重佈線每層清洗(重複數次)電鍍前後・去光阻後
- 29凸塊下金屬層UBM
- 植球第 30–32 道
- 植球連線段(晶圓級)
- 30沾助焊劑・植球Ball Mount
- 31回焊Reflow
- 32晶圓級 Deflux
- 植球連線段(晶圓級)
- 拆載板與切單
- 拆載板切單第 33–38 道
- 33拆載板Carrier Debond
- 34拆載板後清洗去除殘膠
- 35背面開孔・堆疊PoP 用
- 36雷射打印Marking
- 切割機內建清洗
- 37切單顆Saw
- 38切割後清洗
- 測試與出貨
- 測試第 39–41 道
- 39最終測試FT
- 40預燒測試Burn-in,高可靠度產品
- 41外觀檢查Visual/AOI
- 包裝出貨第 42–46 道
- 42成品裝入 TrayJEDEC Tray
- 43MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 44真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 45貼標・裝入內盒
- 46裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
CoWoS(2.5D 先進封裝)
材料來自三個地方:中介層晶圓、運算晶片(都來自晶圓廠)和 HBM 記憶體(來自記憶體廠),先在中介層上會合(CoW),做好的模組再和基板第二次會合(oS)。覆晶接合兩次加上植球,Deflux 至少三次。以下依公開文獻整理一般流程,以矽中介層的 CoWoS-S 為例。
共 73 道製程
常見製程節點:主流 7 奈米以下|AI 加速器:NVIDIA H100(4 奈米級)、B200、B300(4NP);首批量產是 2013 年 28 奈米 FPGA
時事NVIDIA H100、B200(TechInsights),到最新的 B300(Blackwell Ultra,CoWoS-L,HBM3E 改成 12 層堆疊、容量 288 GB;TrendForce)等 AI 加速器,都用 CoWoS 把 GPU 和 HBM 記憶體封在一起。AI 需求暴增,CoWoS 產能成了 AI 晶片出貨的瓶頸(AI Weekly)。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 中介層第 1–6 道
- 1矽穿孔TSV 蝕刻・絕緣層・填銅・研磨
- 2CMP 後清洗
- 3正面重佈線Interposer RDL
- 4重佈線除渣(重複數次)Descum
- 5重佈線每層清洗(重複數次)電鍍前後・去光阻後
- 6微凸塊焊墊Micro-bump Pad
- 中介層送線第 7–8 道
- 7裝入晶圓傳送盒FOUP
- 8搬運到組裝線天車或 AGV
- 微凸塊第 9–11 道
- 9SoC 晶圓微凸塊Micro-bump
- 10微凸塊電鍍前後清洗前處理+水洗・去光阻
- 11晶圓針測CP,挑良品晶粒 KGD
- 研磨切割第 12–15 道
- 研磨機內建清洗
- 12研磨
- 13背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 切割機內建清洗
- 14切割
- 15切割後清洗
- 研磨機內建清洗
- 晶圓送線第 16–18 道
- 16裝入框架匣Frame Cassette
- 17氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 18搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- HBM第 19 道
- 19HBM 堆疊進料已堆疊好的記憶體
- HBM 送線第 20–21 道
- 20拆包・乾燥櫃暫存
- 21搬運到組裝線
- 基板進料第 22 道
- 22基板進料・烘烤
- 基板送線第 23–25 道
- 23裝入料盒Magazine
- 24乾燥櫃暫存防潮,依產品
- 25搬運到組裝線
- CoW
- CoW 接合第 26–29 道
- 26備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- CoW 接合段:回焊接合時可連線
- 27沾助焊劑Flux
- 28晶片接合回焊或熱壓接合 TCB
- 29CoW Deflux最難洗:間距 25µm 以下的微凸塊
- 填膠封膠第 30–36 道
- 30烘乾
- 31填膠前電漿清洗
- 32底部填膠Underfill
- 33填膠烘烤Cure
- 34晶圓級封膠Wafer Molding
- 35封膠研磨
- 36研磨後清洗
- 中介層背面
- 背面切割第 37–48 道
- 37黏暫時載板Temporary Bond
- 38背面研磨・露出 TSVTSV Reveal
- 39露出 TSV 後 CMP 清洗
- 40背面保護層・重佈線
- 41背面重佈線清洗電鍍前後・去光阻後
- 42C4 凸塊電鍍+回焊
- 43凸塊後清洗依製程
- 44拆載板Debond
- 45拆載板後清洗去除殘膠
- 切割機內建清洗
- 46CoW 切割Wafer Saw
- 47切割後清洗
- 48CoW 測試
- 模組送 oS 線第 49–50 道
- 49裝入 Tray
- 50搬運到組裝線
- oS
- oS 接合第 51–55 道
- 51備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 覆晶連線段:輸送帶串接到清洗機
- 52沾助焊劑Flux
- 53覆晶接合CoW on Substrate
- 54回焊Reflow
- 55oS Deflux大尺寸、縫隙窄
- 填膠上蓋第 56–61 道
- 56烘乾
- 57填膠前電漿清洗
- 58底部填膠Underfill
- 59填膠烘烤Cure
- 60上蓋前電漿清洗依產品
- 61上蓋・加強環Lid/Stiffener+TIM
- 植球與測試
- 植球第 62–65 道
- 62植球前電漿清洗依產品
- 植球連線段
- 63沾助焊劑・植球Ball Mount
- 64回焊Reflow
- 65植球後 Deflux
- 測試第 66–68 道
- 66最終測試FT
- 67系統級測試SLT
- 68外觀檢查
- 包裝出貨第 69–73 道
- 69成品裝入 TrayJEDEC Tray
- 70MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 71真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 72貼標・裝入內盒
- 73裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
CoPoS(面板級 2.5D 封裝,開發中)
把 CoWoS 的圓形晶圓中介層換成 310×310 mm 的方形面板,報導指出是 CoWoS-L/R(重佈線中介層)的方形延伸版本。會合關係與 CoWoS 相同。尚未量產、台積電未公開細節,以下為依公開資訊整理的預期流程。延伸閱讀:CoPoS 是什麼?跟 CoWoS 差在哪。
共 58 道製程
常見製程節點:預期為 3 奈米以下最先進製程|大尺寸 AI/HPC 晶片(2028 年後)
時事台積電 2026 年在采鈺龍潭建置 CoPoS 試產線,規劃 2028 下半年後在嘉義 AP7 量產,用來擴充 AI 晶片的先進封裝產能(經濟日報、T 客邦)。詳見 CoPoS 是什麼。
怎麼讀:每一站由上往下做,做完沿著藍色箭頭接到下一站;並排的材料線同時各自進行,最後往下匯流會合。點任一格可看說明。
- 面板中介層第 1–7 道
- 1面板載板310×310 mm Carrier
- 2塗離型層Release Layer
- 3多層重佈線Panel RDL
- 4重佈線除渣(重複數次)Descum
- 5重佈線每層清洗(重複數次)電鍍前後・去光阻後
- 6嵌入矽橋LSI,CoWoS-L 型
- 7微凸塊焊墊
- 中介層送線第 8–9 道
- 8裝入晶圓傳送盒FOUP
- 9搬運到組裝線天車或 AGV
- 微凸塊第 10–11 道
- 10SoC 晶圓微凸塊・針測KGD
- 11微凸塊電鍍前後清洗前處理+水洗・去光阻
- 研磨切割第 12–15 道
- 研磨機內建清洗
- 12研磨
- 13背面研磨後清洗去除研磨矽屑
- 切割機內建清洗
- 14切割
- 15切割後清洗
- 研磨機內建清洗
- 晶圓送線第 16–18 道
- 16裝入框架匣Frame Cassette
- 17氮氣櫃暫存防氧化、防潮,依產品
- 18搬運到組裝線料車、AGV 或天車
- HBM第 19 道
- 19HBM 堆疊進料
- HBM 送線第 20–21 道
- 20拆包・乾燥櫃暫存
- 21搬運到組裝線
- 基板進料第 22 道
- 22基板進料・烘烤
- 基板送線第 23–25 道
- 23裝入料盒Magazine
- 24乾燥櫃暫存防潮,依產品
- 25搬運到組裝線
- CoP
- CoP 接合第 26–29 道
- 26備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- CoP 接合段:方形面板適合輸送帶連線
- 27沾助焊劑Flux
- 28晶片接合Chip on Panel
- 29面板級 Deflux310 mm 寬要洗得均勻
- 填膠封膠第 30–36 道
- 30烘乾大面板整片乾燥
- 31填膠前電漿清洗
- 32底部填膠Underfill
- 33填膠烘烤
- 34面板封膠Panel Molding
- 35封膠研磨
- 36研磨後清洗
- 面板背面與切割
- 背面切割第 37–42 道
- 37拆載板Debond
- 38拆載板後清洗去除殘膠
- 39C4 凸塊
- 40凸塊後清洗依製程
- 切割機內建清洗
- 41面板切割Panel Saw
- 42切割後清洗
- 模組送 oS 線第 43–44 道
- 43裝入 Tray
- 44搬運到組裝線
- oS 與後段
- oS 接合第 45–49 道
- 45備料・批號配對Kitting:各路材料依批號配對、點數量
- 覆晶連線段
- 46覆晶接合到基板與 CoWoS 相同
- 47oS Deflux
- 48填膠前電漿清洗
- 49底部填膠・上蓋
- 植球第 50–52 道
- 50植球前電漿清洗依產品
- 植球連線段
- 51植球・回焊
- 52植球後 Deflux
- 測試第 53 道
- 53最終測試・SLT
- 包裝出貨第 54–58 道
- 54成品裝入 TrayJEDEC Tray
- 55MSL 烘烤除濕依濕敏等級
- 內盒包裝機可一台串接完成
- 56真空防潮包裝防潮袋+乾燥劑+濕度卡
- 57貼標・裝入內盒
- 58裝箱・棧板出貨
- ✓ 完成出貨
各種封裝的共通製程段
晶圓準備
晶圓進料檢驗、晶圓針測(CP)挑出不良晶粒,再貼膠帶、背面研磨到需要的厚度,切割成晶粒。打線、覆晶與 2.5D 封裝都有這一段;晶圓級封裝則是先在整片晶圓上做完封裝,最後才研磨切割。
組裝(接合)
封裝類型的差別主要在這裡:黏晶後打線、覆晶回焊、在載板上置晶後做重佈線,或先接到中介層再接到基板。凡是用到助焊劑的接合,後面就要 Deflux。
保護與對外接點
封膠、填膠、上蓋保護晶粒;導線架封裝要電鍍與剪切成型做出接腳,BGA 類要植錫球。
測試與出貨
最終測試(FT)篩良品,高可靠度產品加做預燒(Burn-in),高階處理器再做系統級測試(SLT),最後外觀檢查、真空包裝出貨。包裝這一段可參考 半導體內盒全自動包裝機。
不在 8 種之內的兩種情況
混合鍵合(Hybrid Bonding)
例如台積電 SoIC、新一代 HBM。銅對銅直接接合,沒有凸塊、不用助焊劑,所以沒有 Deflux;但接合前對晶圓表面潔淨度的要求更高。
FOPLP(面板級扇出型)
流程與扇出型相同,載具從圓形晶圓換成方形面板,一次能做更多顆。跟 CoPoS 的差別請看 CoPoS 跟 FOPLP 有什麼不同。
常見問題
封裝廠是一條流水線嗎?
不是。晶圓、基板、記憶體等材料來自不同工廠,各自備料,到接合那一站才會合;每一段的載具形狀(晶圓、條狀基板、單顆)和速度也不同,還有烘烤、測試這類批次製程。所以封測廠是一站一站的設備,以批(Lot)為單位搬運,只有「助焊劑 → 接合 → 回焊 → Deflux」這類步驟固定的小段會用輸送帶連線。
半導體封裝製程的流程是什麼?
大致分四段:晶圓準備(進料、針測、研磨、切割)、組裝(打線、覆晶或晶圓級重佈線)、保護與接點(封膠、填膠、上蓋、電鍍或植球)、測試與出貨。不同封裝在組裝段差異最大,製程道數從三十多道到七十多道不等。
QFN 和 BGA 差在哪?
兩者都可以是打線封裝。QFN 用導線架,接點是封裝底部四周的金屬焊墊,整片封膠後切成單顆;BGA 用基板,底部是一整面錫球,接點數量多很多。BGA 要植球,所以多一次 Deflux;QFN 不用。
FCBGA 和打線 BGA 差在哪?
打線 BGA 的晶粒正面朝上、用金屬線連到基板;FCBGA 的晶粒翻面、用凸塊直接焊在基板上,再填 underfill。覆晶的連線更短、接點更多、散熱更好,用在 CPU、GPU 等高效能晶片,但多了凸塊製作、覆晶後 Deflux 與底部填膠等製程。
CoWoS 和 InFO 差在哪?
兩者都是台積電的先進封裝。InFO 是扇出型,晶粒放在載板上封膠後直接做重佈線,沒有另外的基板,多用在手機處理器;CoWoS 是 2.5D 封裝,多顆晶片先接到中介層、再接到基板,用在 AI 加速器,製程更長、Deflux 次數更多。
WLCSP 為什麼沒有基板?
WLCSP 直接在整片晶圓上做重佈線與錫球,切開後的成品就是晶粒大小,錫球直接焊到電路板上,因此不需要導線架或基板,適合手機裡的小型晶片。
3 奈米、5 奈米的晶片用什麼封裝?
依產品而定。AI 加速器多用 CoWoS 這類 2.5D 先進封裝,CPU、GPU 用 FCBGA,手機處理器用扇出型 InFO 或覆晶 FCCSP。先進製程晶片接點多、發熱大,很少用打線封裝。
成熟製程(28 奈米以上)的晶片用什麼封裝?
多用打線封裝,例如 QFN、QFP、打線 BGA,或尺寸很小的 WLCSP。電源管理、類比、MCU、感測器等產品接點少、成本敏感,打線封裝最划算。
哪些封裝製程需要清洗?
所有封裝都有切割後清洗。用到助焊劑的接合(覆晶、植球)之後要 Deflux;封膠後可能要去溢膠;打線與填膠前常用電漿清洗。各封裝的清洗站數量見本文比較總表。
封裝產線怕電壓驟降跳機?
回焊爐、黏晶機、打線機、測試機遇到打雷或電網瞬間壓降都可能跳機,整批在製品報廢。瞬間壓降保護器 VSP只保護控制迴路,1 毫秒內切換;清洗、包裝或其他後段製程的問題,也歡迎告訴我們。
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