电子封装工艺设备

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。
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（CMP） 湿式化学腐蚀(wet etching) 干式腐蚀(dry etching)
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：
主要完成： 1，电气测试 2，参数测试
探针测试台的分类
探针测 试台
手动探针 用于各种半导体器件芯片的电能参数测试，用 手动控制进行器件特性分析和工艺验证分析。
半自动/自动 在人工完成第一个芯片对准后，按程序实现
探针
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 6，与测试仪相连的通信接口
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。
而微水导激光因水柱的
作用，将每个脉冲残留的热 量迅速带走，不会积累在工 件上。
先进分 装技术
叠层封 装技术
Hale Waihona Puke Baidu
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。
IC发展的历程及其封装形式
微机电系统 （MEMS/MOEMS） 系统封装（Sip/Sop) 先进HIS
MOS型
厚膜IC
膜IC （无源） 薄膜IC
小规模IC
IC
（SSI）
中规模IC （MSI）
混合IC （HLC）
QFP BGA CSP FC
有源半 导体IC
双 极 型
大规模IC （LSI）
超大规模 IC（VLSI）
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； 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。
特大规模 IC（ULSI）
MCM/ MCP 3D
系统级芯片 （SoC)
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。
促进
工艺
决定
设备
先进封装技术
片式元 件
晶圆级 封装
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。
（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。
CJ-5型双电测四探针测试仪
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）
①旋转工作台磨削
芯片互连工艺设备
芯片 键合
芯片
互连 载带
引线
自动
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。
干式抛光(dry polishing)
目的：
去除研磨后的变质层， 使芯片的强度得到提高。
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，实现所 需的开槽和划片深度。 θ轴：实现所需划切角度。
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。