电子封装工艺设备

芯片键合 机
芯片键合机的关键技术 是：整机运动控制、点 浆、芯片拾取机构以及 图像识别系统。 芯片键合设备的关键在 于高速、精确、可靠地 拾取和放置芯片。键合 头运动的精度和速度是 保证设备精度、可靠性、 一致性和效率的关键。
引线键合技术
互连工艺确立芯片和外部的电气连接。半导体内部的互连方式分为引线 连接和非引线连接两种。
电子封装工艺设备
陈仁章 机电工程学院 桂林电子科技大学
主要内容
封装工艺与设备的关系
电子产品封装概述
集成 电路
高密 度封 装
电子 整机 性能
产品 的封 装技 术
半导体封装技术
半导体封装技术发展的5个阶段：
封装技术
将一个或多个芯片 有效和可靠地封装 互连起来，以达到：
1，提供给芯片电流 通路；
促进
工艺
决定
Baidu Nhomakorabea设备
先进封装技术
片式元 件
晶圆级 封装
先进分 装技术
叠层封 装技术
3D系统 集成
系统级 封装
晶圆处理工艺设备
晶圆减薄 晶圆测试 晶圆划片
晶圆测试工艺设备
• 晶圆测试技术：
晶圆上芯片的探针测试，确定其功能与性能；是制造工艺中降低 成本的一种手段。
前道制 芯工艺
探针测 试台
晶圆背 面磨削
引线连接即引线键合（wire bonding） 非引线连接分为载带自动键合（TAB）与倒装芯片（FC）两种。
TAB
WB
FC
引线键合设备
• 主要组成部分： • ①XY工作台：提供形成复杂线弧形状所需的键合面内的高速精度运
动。
• ②键合头：提供键合过程中垂直于键合面的运动，同时承载超声波换能
器、 线夹、电子打火杆等小构件。
• ③视觉系统：由光路、照明和摄像头组成。用于芯片自动定位和焊后
检查。
• ④物料传输系统：负责料条（引线框架或PCB基板）的自动操作。 • ⑤上/下机箱及基座：固定支撑设备以及容纳电系控制系统和其
他附件。
引线键合机
引线键合主要工艺参 数：
（1）键合温度：指外部提供的温 度。常安装传感器监控瞬态温度。
减薄
晶圆探针测试台
即探针台，用来测 试晶圆上每个芯片 电路特性的。
通过探针卡实现芯 片上每个焊区与测 试仪的稳定连接， 由测试仪判定芯片 的好坏。
主要完成： 1，电气测试 2，参数测试
探针测试台的分类
手动探针 用于各种半导体器件芯片的电
探针测 试台
能参数测试，用手动控制进行
半自动/自动 探针
器在件人特工性完分成析第和一工个艺芯验片证对分准析
混合 IC
（先 HLC 进 ）
系统级 芯片
QF PBACGS系 统 封P FC装 MC（
M3D/ ）
MC
P
（微 机 电 系 统
封装工艺与设备
封装 技术
工艺 设备
封装 工艺
先进的封装设备和制造 工艺是密不可分的，没 有设备的工艺无疑是之 上谈兵，没有工艺的设 备则必然是无源之水。 设备与工艺要紧密结合 在一起。
芯。
• ②点胶系统：涂覆黏合剂，分点蘸式和喷涂式。 • ③键合头：完成芯片的拾取和放置，分摆臂式和直线式。 • ④视觉系统：由光路、照明和摄像头组成。用于芯片自动定位。 • ⑤物料传输系统：负责料条（引线框架或PCB基板）的自动操作。 • ⑥上/下机箱及基座：固定支撑设备以及容纳电系控制系统和
其他附件。
键合
芯片键合技术
• 将芯片安装固定在封装基板或外壳上，常用的键合材料包括导电环氧树 脂、金属焊料等。分共晶键合和黏合剂键合两种方式。
• 共晶键合：涂敷共晶键合材料，加热、加压， 并驱动芯片往复摩擦。
• 黏合剂键合：涂布黏合剂，然后放置芯片，在 烘箱中加热固化，形成键合界面。
芯片键合设备
• 主要组成部分： • ①承片台：承载着芯片的蓝膜框架，驱动其在XY两个方向运动以便取
。后，按程序实现晶圆上所有
芯片测试功能的测试设备。
主要包括：
1，X-Y向工作台
2，可编程承片台 3，探针卡/探针卡支架 4，打点器、探边器 5，操作手柄
CJ-5型双电测四
晶圆减薄工艺设备
主要方式：
磨削、研磨、化学机械抛光（CMP）、干式抛光（dry polishing）、电化学腐蚀 （electrochemical etching）、湿法腐蚀（wet etching）、等离子辅助化学腐蚀 （PACE）、常压等离子腐蚀（ADPE）
• ②干式激光划片机
• 砂轮式划片具固有的划切道宽度问题，激光划片机大大减小其宽度。
• ③微水导激光划片机
• 主要优势：消除热影响区。
微水导激光基 本原理
传统激光总 会有能量残留在 划切道上，该能 量的累积和传导 是造成热损伤的 主要原因。
而微水导激
芯片互连工艺设备
芯片 键合
芯片
互连 载带
引线
自动
2，引入或引出芯片 上的信号；
3，导出芯片工作时 产生的热量；
4，保护和支撑芯片， 防止恶劣环境对它 的影响。
IC发展的历程及其封装形式
MEMS/MO EMS Sip/Sop) HIS
MOS
厚
膜IC 膜IC
IC
（ ）无源膜薄I小C规 模IC
中规模
有源
（ICSSI ）大规
半导 双体型IC 极 型
（模MICSI ）超大 （规L模SI ）I特C（大 规模
纵向切入：将旋转的 研削磨轮自上而下地 切入自旋的被加工物， 并研削加工至规定厚 度尺寸的研削方法。
晶圆减薄机关键零部件
⑴承片台
⑵分度工作台
⑶空气静压电主轴
⑷磨轮进给系统
⑸折臂机械手
研磨应力去除技术
化学机械式抛 光湿（式C化M学P）腐蚀 (干we式t e腐tc蚀hi(ndgr)y e干tc式hi抛ng光) (dry polishing)
（2）键合时间：键合时间长，引 线球吸收能量多，键合点直径大， 界面强度大，但键合点过大会超 出焊盘边界导致空洞生成。
目的：
去除研磨后的 变质层，使芯 片的强度得到
晶圆划片工艺设备
• 划切刃具支撑（金刚刀支架、主轴或激光器）、Z向划切深度控制、Y向 分度定位、X向划切进给以及θ向平行调整。具备四维基本运动。
• ①砂轮划片机
X轴：带动被划 材料快速进入开 槽划片运动。 Y轴：带动空气 空气主轴准确送 进所需划切槽距 。 Z轴：主轴升降
①旋转工作台磨削
（surface grinding on a rotary table）
D≤100mm，工作台4 旋转做圆周进给运 动。
②晶圆自旋转磨削
（wafer rotating grinding）
晶圆和磨轮绕各自的 轴回旋，磨轮垂直向 下进行纵向切入磨削。
磨轮进给系统向下运 动的速度越小，对未 加工材料破坏越小。