确好芯片KGD的概述及其应用

4 KGD工艺流程

KGD的成功之道是使芯片的性能和可靠性达到同类封装IC产品的水平，将老化筛选整合到芯片生产线，被业界认为是高可靠芯片的重要解决方案，有利于提高多芯片封装的成品率及可靠性，尤其受到不太计较价格因素的航天／军用领域的选用，应用拉动发展。

KGD工艺流程与芯片老化筛选技术息息相关，必须经历IC封装相类似的筛选过程，图2示出KGD主要工艺流程，整个工艺流程中均需要进行静电泄漏ESD保护，完成每道工艺均依据相关的技术文件进行。芯片加载／卸载载体及其系统是无损检测、老化筛选的关键，芯片安装在临时载体的夹具中如同在封装外壳内一样，完成老化筛选、测试出KGD。临时性芯片载体系统一般包括临时、可重复使用的夹具，带特定互连的基板，特殊设计的插座以及老化测试板。整个载体适用于带接触焊盘的芯片和带凸点芯片，接触焊盘和凸点可以是四周排布，也可以是阵列形式的。电连接金属凸点对质量要求较高，要弹性大，耐疲劳，抗腐蚀。夹具的主要功能是提供承载芯片和基板的机械支撑，以及测试接触接口，夹具包含基座、可选择的阵列片来排列芯片和衬底，悬盖和压板对芯片提供一定的压力，弹锁锁定悬盖等几个部分。

Si-star的KGD测试系统的灵活性使得单个芯片测试的自动化成为可能，它由导电聚脂凸点粘附有导电聚酯凸点的陶瓷基板(用来与单个芯片相接触)、拾片头，用于完成高低温试验的热电致冷器TEC组成，将芯片置入一个临时载体的夹具中，然后连同载体一起进行老化、测试，最后取出芯片，淘汰掉功能、参数不合格品。

DieMate测试系统的临时性可重复使用的封壳载体从上至下可分解为盖子、被测芯片、一体化的基板夹具、老化测试座等几大部分，盖子带有一个旋转式锁定机构，芯片通过封壳载体接受老化筛选。每个芯片在基板上的定位精确度必须达到微米级，由加载／卸载器的拾取可视对准系统完成，专用的特别放置吸嘴在运行中能很好地吸持住芯片。

目前，生产的大多数KGD都采用晶片检验阶段的试验方法，提供客户所需要的质量和可靠性服务，试验方法包括增强的电压筛选和ID DQ以及晶片级的温度试验，试验方法上有共同点，也有和生产线相关的差异，例如，汽车应用中的KGD测试，采用KGD的倒装芯片，在线KGD测试技术。为降低KGD的成本，积极开发晶片级的KGD保障技术，建立一种大规模、多批量连续生产模式。

5 KGD的应用

在激烈的市场竞争中，芯片厂商千方百计生产出满足客户需求的各类芯片，攻占市场，扩大占有率。KGD的性价比是客户首先考虑的问题，必须达到客户认为合理，可接受的范围，否则就伞选择成品筛选的非KGD之路。

MCM是高密度多芯片封装中发展之最，它将多个芯片与其他片式元器件组装在同一块多层互连基板上，然后封装在一个外壳内。目前普遍采用的2D—MCM的组装效率达85％以上，发展到利用三维(X、Y、Z方向)结构形式，对多芯片和元器件进行组装的3D-MCM，其效率达200％。KGD在MCM研制中具有举足轻重的作用，直接决定MCM研发水平及产品技术性能，可缩短研发周期，降低制作成本。随着3D-MCM中芯片品种数目、数量的增加，更能体现KGD提高产品合格率的作用及价值。例如，一个系统被设计成带有12个电路芯片的MCM，假设其优质品的概率全部是95％，那么该MCM合格的概率就等于0．95的12次幂，即合格率降为54％，这样的结果导致大约两个MCM就有一个需要返修、重做，生产成本会增加。图3示出MCM的成品率与芯片质量的关系，当采用KGD后，其合格率将大大提高，对航天／军用电子整机、超级巨型和大型计算机、工作站、通信产品、汽车电子等产生重大影响。

航天／军用微波MCM中大量采用单片微波集成电路MMIC芯片，通常使用共晶焊接和环氧导电胶粘接方法，分别将大功率MMIC芯片焊接以及小信号MMIC芯片粘接到多层互连基板上，为保证焊、粘接所用MMIC芯片质量，可用HP8510C矢量网络分析仪、CASCADE公司的微波探针测试台和共面波导微探针组成测试系统，对MMIC芯片进行无损芯片的电性能参数测试。测试时先在一个阻抗标准基板ISS上进行传输—反射—匹配校准，然后用真空拾取器将被测MMIC芯片放置于测试平台上的真空吸口位置，打开测试平台侧面的真空开关，使被测MMIC芯片吸附在测试平台上，分别调节定位器上的X-Y-Z三个方向的定位旋钮，将射频探针和直流探针的探头接触到被测MMIC芯片相应的焊盘上，根据测试条件在直流探针端接人馈电电源，在HP8510C矢量网络分析仪上进行MMIC芯片性能参数的测量与数据读取，据此剔除不合格品。最后进行互连、封装、试验验证，在没有批量或批量不大时，总会筛选出一些满足要求的微波MCM产品。微波MCM的技术难度大，要求高，并非一般低频和数字电路封装可替代的。

混合集成电路将功率器件、驱动电路、控制电路、保护电路、阻容及磁性元件封装到一个集成模块内部，构成一个功能相对完整的，具有一定通用性的组件，KGD也是其中很关键的芯片，有不同的方案。例如，控制和驱动电路采用商品化元器件，而功率器件采用未封装芯片或KGD，需要解决芯片的安装、散热、布线、结构以及强弱电之间的电热隔离所有器件均采用未封装的芯片或KGD，通过多层布线和互连一次封装，表成—个功能模块或功率模块。

KGD技术日渐成熟起来，通过功能测试、老化筛选、电参数测试、温度检测试验，在技术、可靠性指标上达到TQFP、PLCC、PBGA等封装产品的等级要求，能直接安装，使用简便，无论是价格低廉的商用芯片，还是技术含量高的高附加值芯片，都存在可观的客户群。因此，KGD不仅仅是一个技术话题，而且还存在一个可以拓展的市场。