InsightFab
知識庫/先進封裝(Advanced Packaging)的品質挑戰
半導體製程6 分鐘閱讀

先進封裝(Advanced Packaging)的品質挑戰

哈囉!跟你分享一篇很有意思的文章,它在講最近先進封裝技術遇到的品質難題。你知道嗎,以前單顆晶粒壞了就丟,但現在要把一堆「好」的晶粒黏在一起,只要其中一個環節出錯,整顆IC就毀了!作者用CPK值只有1.08的實際案例開場,超有畫面。讀完你會知道,先進封裝的品質挑戰根本是全新等級的遊戲,介面多、材料複雜,哪裡都是地雷,看完會讓你對這個產業有更深的認識喔!

那天 CPK 報告出來,全場沉默了三秒

還記得前陣子,我們一個新產品導入先進封裝,產線跑了兩週,結果良率一直卡在一個不上不下的尷尬數字。開會的時候,RD、PE、PM 大家臉色都不太好看。當品質部門把 CPK 報告秀出來時,螢幕上赫然出現一個 1.08 的數字,全場頓時陷入三秒的沉默。說實話,大家心裡都清楚,這數字根本不能出貨,但問題到底出在哪?那時候,我才真的意識到,先進封裝的品質挑戰,根本就是另一個層級的遊戲。

問題出在哪

說穿了,先進封裝最頭痛的地方,就是把一堆原本獨立運作、品質都算「好」的元件,硬是「黏」在一起。以前我們一片晶圓切下來,一顆晶粒就是一顆,頂多就是測試壞了就丟。現在呢?想像一下你玩樂高,以前你只組一個積木,現在你要把十個不同形狀的積木,用奈米級的膠水黏得天衣無縫,而且還不能有半點歪斜或氣泡。這中間的介面變多、材料異質性高,任何一個環節出包,整顆 IC 就報銷了。

所以重點是,先進封裝的品質挑戰,不再是單一製程的良率問題,而是「系統性」的整合問題。你不能只看每個獨立步驟的 CPK,而是要看它們「組合起來」後的表現。

實際上怎麼做

坦白講,我們後來花了很多力氣在「介面」上。以前我們檢查 Wafer 的 DPMO(Defects Per Million Opportunities),可能看到 6210 ppm,覺得還能接受。但先進封裝裡,你一個堆疊有三層晶片,每一層的介面都可能產生缺陷。假設每一層的介面缺陷率都是 6210 ppm,那三層堆疊起來,光是介面造成的缺陷就不是簡單的疊加。這時候,我們會把每個介面當成一個獨立的「機會點」去計算,甚至會引入更嚴格的 PPM 規範,例如從原來的 6210 ppm 降到 300 ppm 以下,否則疊上去就是災難。

換句話說,你需要從「材料相容性」、「製程參數穩定度」和「檢測能力」三個面向去下手。

  1. 材料相容性: 確定不同材料間的熱膨脹係數、機械強度等差異不會在製程中或長期使用下產生應力。
  2. 製程參數穩定度: 像固晶(Die Attach)的膠水厚度、烘烤曲線,或是在 RDL(Redistribution Layer)製程中,線寬線距的均勻性,都要拉到極高的穩定度。
  3. 檢測能力: 你要能抓到那些以前根本看不到的微小缺陷,像 X-ray、SAAM(Scanning Acoustic Microscopy)這種非破壞性檢測,變得超級重要。

最常見的坑

我們那次 CPK 1.08 的案例,最常見的坑就是「眼不見為淨」。一開始,我們只專注於每個單一製程的良率,覺得各個環節都沒問題。結果,當晶片堆疊起來做完封裝,進行最終測試時,大量的開路、短路、甚至可靠度測試沒過。後來才發現,是某個介面上的微小氣泡,單獨看根本不會被檢測出來,但經過後續製程的高溫高壓,氣泡膨脹或破裂,就導致了失效。這就像你檢查每一塊樂高積木都是完美的,但組合起來後,才發現因為接口設計不良,導致整個結構搖搖欲墜。

所以,真的不要以為單一製製程的良率高就沒事,先進封裝的魔鬼,都藏在介面裡。

今天能做的一件事

把所有介面缺陷,從「可接受」變成「零容忍」。

想試試看?

文章裡提到的分析工具在 InsightFab 都可以直接用,上傳 CSV 即可分析。

前往工具頁面