電子封裝工藝設備演示

（優(yōu)選）電子封裝工藝設備第一頁，共五十四頁。第二頁，共五十四頁。電子產(chǎn)品封裝概述第三頁，共五十四頁。半導體封裝技術半導體封裝技術發(fā)展的5個階段：第四頁，共五十四頁。封裝技術將一個或多個芯片有效和可靠地封裝互連起來，以達到：1，提供給芯片電流通路；2，引入或引出芯片上的信號；3，導出芯片工作時產(chǎn)生的熱量；4，保護和支撐芯片，防止惡劣環(huán)境對它的影響。第五頁，五十四頁。IC發(fā)展的歷程及其封裝形式厚膜IC膜IC（無源）薄膜IC有源半導體ICIC雙極型MOS型小規(guī)模IC（SSI）中規(guī)模IC（MSI）大規(guī)模IC（LSI）超大規(guī)模IC（VLSI）特大規(guī)模IC（ULSI）混合IC（HLC）先進HISQFPBGACSP3DFC系M統(tǒng)CM封/裝（Sip/Sop)MCP微機電系統(tǒng)（MEMS/MOEMS）系統(tǒng)級芯片（SoC)第六頁，共五十四頁。封裝工藝與設備先進的封裝設備和制造工藝是密不可分的，沒有設備的工藝無疑是之上談兵，沒有工藝的設備則必然是無源之水。設備與工藝要緊密結合在一起。工藝設備促進決定第七頁，共五十四頁。先進封裝技術第八頁，共五十四頁。晶圓處理工藝設備第九頁，共五十四頁。晶圓測試工藝設備晶圓測試技術：晶圓上芯片的探針測試，確定其功能與性能；是制造工藝中降低成本的一種手段。前道制芯工藝探針測試臺晶圓背面磨削減薄第十頁，共五十四頁。晶圓探針測試臺即探針臺，用來測試晶圓上每個芯片電路特性的。通過探針卡實現(xiàn)芯片上每個焊區(qū)與測試儀的穩(wěn)定連接，由測試儀判定芯片的好壞。主要完成：1，電氣測試2，參數(shù)測試第十一頁，共五十四頁。探針測試臺的分類用于各種半導體器件芯片的電能參數(shù)測試，用手動控制進行器件特性分析和工藝驗證分析。在人工完成第一個芯片對準后，按程序?qū)崿F(xiàn)晶圓上所有芯片測試功能的測試設備。主要包括：1，X-Y向工作臺2，可編程承片臺3，探針卡/探針卡支架4，打點器、探邊器5，操作手柄6，與測試儀相連的通信接口CJ-5型雙電測四探針測試儀第十二頁，共五十四頁。晶圓減薄工藝設備主要方式：磨削、研磨、化學機械拋光（CMP）、干式拋光（dry

polishing）、電化學腐蝕（electrochemical

etching）、濕法腐蝕（wet

etching）、等離子輔助化學腐蝕（PACE）、常壓等離子腐蝕（ADPE）①旋轉(zhuǎn)工作臺磨削（surface

grinding

on

arotary

table）D≤100mm，工作臺4旋轉(zhuǎn)做圓周進給運動。第十三頁，共五十四頁。②晶圓自旋轉(zhuǎn)磨削（wafer

rotating

grinding）晶圓和磨輪繞各自的軸回旋，磨輪垂直向下進行縱向切入磨削。磨輪進給系統(tǒng)向下運動的速度越小，對未加工材料破壞越小?？v向切入：將旋轉(zhuǎn)的研削磨輪自上而下地切入自旋的被加工物，并研削加工至規(guī)定厚度尺寸的研削方法。第十四頁，五十四頁。晶圓減薄機關鍵零部件⑴承片臺⑵分度工作臺⑶空氣靜壓電主軸⑷磨輪進給系統(tǒng)⑸折臂機械手研磨應力去除技術化學機械式拋光（CMP）濕式化學腐蝕(wet

etching)干式腐蝕(dry

etching)干式拋光(dry

polishing)目的：去除研磨后的變質(zhì)層，使芯片的強度得到提高。第十五頁，共五十四頁。晶圓劃片工藝設備

劃切刃具支撐（金剛刀支架、主軸或激光器）、Z向劃切深度控制、Y向分度定位、X向劃切進給以及θ向平行調(diào)整。具備四維基本運動。①砂輪劃片機X軸：帶動被劃材料快速進入開槽劃片運動。Y軸：帶動空氣空氣主軸準確送進所需劃切槽距。Z軸：主軸升降，實現(xiàn)所需的開槽和劃片深度。θ軸：實現(xiàn)所需劃切角度。第十六頁，共五十四頁。②干式激光劃片機砂輪式劃片具固有的劃切道寬度問題，激光劃片機大大減小其寬度。③微水導激光劃片機主要優(yōu)勢：消除熱影響區(qū)。微水導激光基本原理傳統(tǒng)激光總會有能量殘留在劃切道上，該能量的累積和傳導是造成熱損傷的主要原因。而微水導激光因水柱的作用，將每個脈沖殘留的熱量迅速帶走，不會積累在工件上。第十七頁，共五十四頁。芯片互連工藝設備第十八頁，共五十四頁。芯片鍵合技術

將芯片安裝固定在封裝基板或外殼上，常用的鍵合材料包括導電環(huán)氧樹脂、金屬焊料等。分共晶鍵合和黏合劑鍵合兩種方式。共晶鍵合：涂敷共晶鍵合材料，加熱、加壓，并驅(qū)動芯片往復摩擦。黏合劑鍵合：涂布黏合劑，然后放置芯片，在烘箱中加熱固化，形成鍵合界面。第十九頁，共五十四頁。芯片鍵合設備主要組成部分：①承片臺：承載著芯片的藍膜框架，驅(qū)動其在XY兩個方向運動以便取芯。②點膠系統(tǒng)：涂覆黏合劑，分點蘸式和噴涂式。③鍵合頭：完成芯片的拾取和放置，分擺臂式和直線式。④視覺系統(tǒng)：由光路、照明和攝像頭組成。用于芯片自動定位。⑤物料傳輸系統(tǒng)：負責料條（引線框架或PCB基板）的自動操作。⑥上/下機箱及基座：固定支撐設備以及容納電系控制系統(tǒng)和其他附件。第二十頁，共五十四頁。芯片鍵合機芯片鍵合機的關鍵技術是：整機運動控制、點漿、芯片拾取機構以及圖像識別系統(tǒng)。芯片鍵合設備的關鍵在于高

速、精確、可靠地拾取和放

置芯片。鍵合頭運動的精度

和速度是保證設備精度、可

靠性、一致性和效率的關鍵。第二十一頁，五十四頁。引線鍵合技術互連工藝確立芯片和外部的電氣連接。半導體內(nèi)部的互連方式分為引

線

連WBTABFC第二十二頁，共五十四頁。引線鍵合設備主要組成部分：①XY工作臺：提供形成復雜線弧形狀所需的鍵合面內(nèi)的高速精度運動。②鍵合頭：提供鍵合過程中垂直于鍵合面的運動，同時承載超聲波換能器、線夾、電子打火桿等小構件。③視覺系統(tǒng)：由光路、照明和攝像頭組成。用于芯片自動定位和焊后檢查。④物料傳輸系統(tǒng)：負責料條（引線框架或PCB基板）的自動操作。⑤上/下機箱及基座：固定支撐設備以及容納電系控制系統(tǒng)和其他附件。第二十三頁，共五十四頁。引線鍵合機引線鍵合主要工藝參數(shù)：鍵合溫度：指外部提供的溫度。常安裝傳感器監(jiān)控瞬態(tài)溫度。鍵合時間：鍵合時間長，引線球吸收能量多，鍵合點直徑大，界面強度大，但鍵合點過大會超出焊盤邊界導致空洞生成。超聲功率：對鍵合球的變形起主導作用。超聲波的水平振動是導致焊盤破裂的最大原因。鍵合壓力：增大超聲功率通常需要增大鍵合壓力，但壓力過大會阻礙鍵合工具的運動。線弧控制：IC封裝尺寸減小以及I/O引腳增加，線弧間距越來越近。第二十四頁，共五十四頁。載帶自動焊技術

載帶自動焊（TAB）是一種將IC芯片安裝和互連到柔性金屬化聚合物載帶上的IC組裝技術。載帶內(nèi)引線鍵合到IC芯片上，外引線鍵合到常規(guī)封裝或PWB上。焊接過程：⑴對位⑶抬起⑵焊接⑷芯片傳送（1）供片（2）沖壓焊接（3）回應第二十五頁，共五十四頁。載帶自動鍵合工藝設備主要組成部分：①承片臺：承載、固定芯片并移動芯片與其上方的載帶引腳進行對準。②熱壓頭：把對準的芯片焊區(qū)和載帶引腳壓合在一起，加熱加壓鍵合。③視覺系統(tǒng)：由光路、照明、攝像頭、圖像采集卡和視覺算法組成。④物料傳輸系統(tǒng)：負責TAB工藝中柔性載帶的自動操作。

TAB設備是一次性完成芯片上所有焊區(qū)連接和芯片機械固定的并行芯片互連設備，具有較高生產(chǎn)效率。主要設備：熱壓焊機：加熱加壓使被焊接金屬產(chǎn)生足夠的塑性變形，形成原子間結合。（熱壓）回流焊機：熔化軟釬焊料，實現(xiàn)焊端與焊盤的機械電氣連接。第二十六頁，共五十四頁。芯片封裝工藝設備芯片封裝工藝氣密封裝工藝塑料封裝工藝金屬封裝陶瓷封裝第二十七頁，共五十四頁。氣密封裝工藝大多能防止液體及氣體滲透。金屬封裝：尺寸嚴格、精度高、金屬零件便于大量生產(chǎn)、價格低、性能優(yōu)良陶瓷封裝：提供IC芯片氣密性的密封保護，具有優(yōu)良的可靠度。第二十八頁，共五十四頁。氣密封裝設備平行焊縫機工作原理主要有平行焊縫機和激光熔焊機平行焊縫機平行焊縫機屬于電阻熔焊，通過電流在接觸電阻處產(chǎn)生焦耳熱量，形成局部熔融狀態(tài)，凝固后形成一個焊點。第二十九頁，共五十四頁。激光熔焊機直接將高強度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金

屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。第三十頁，五十四頁。塑料封裝工藝設備塑料封裝類型①通孔插裝式安裝芯片雙列直插式封裝（PDIP）、單列直插式封裝（SIP）、針柵陣列封裝（PPGA）②表面貼裝小外形封裝（SOP）、引線片式載體（PLCC）、四邊引線扁平封裝（PQFP）第三十一頁，共五十四頁。塑封設備模塑技術的工藝設備包括：①排片機：對線框進行塑封前的自動排片以及預熱處理，實現(xiàn)工序自動化。②預熱機：對塑封料的預熱、產(chǎn)品的預熱。③傳遞模壓機：通過加壓，將熱固性材料引入閉合模腔內(nèi)制造塑封元件。發(fā)生聚合④鑄模設備：將所需的原料分別置于兩組容器中攪拌，再輸入鑄孔中使其反應完成塑封。⑤去溢料機：清除塑料封裝中塑封樹脂溢出、貼帶毛邊、引線毛刺。第三十二頁，共五十四頁。倒裝芯片鍵合工藝設備芯片以凸點陣列結構與基板直接安裝互連。優(yōu)點：1，克服了引線鍵合焊區(qū)中心極限問題。2，在芯片的I/O分布更便利。3，為高頻率、大功率器件提供更完善的信號第三十五頁，共五十四頁。倒裝芯片鍵合設備關鍵部件①視覺檢測系統(tǒng)：為整機的機械運動提供位置參數(shù)，控制機械機構運動。②三維工作臺：接收視覺系統(tǒng)輸出，完成芯片和基板的定位和對中。③精密鍵合頭：具有真空吸附功能，芯片定位后加壓以及超聲波鍵合。④多自由度機密對準系統(tǒng)：用于對準，確保貼裝精度及速度。⑤超聲換能系統(tǒng)：提供超聲能并轉(zhuǎn)換成超聲振動能。倒裝鍵合機運動機構組成第三十七頁，共五十四頁。系統(tǒng)級封裝（SiP）工藝設備

在單一標準封裝體內(nèi)集成各種器件實現(xiàn)多種功能，將數(shù)種功能合并入單一模組中，達到系統(tǒng)級多功能的封裝形式。系統(tǒng)集成的主要技術路線：①系統(tǒng)級芯片集成技術（SoP,system-on-chip）;②多芯片封裝技術(MCM,multi

chip

module);③系統(tǒng)級封裝技術(Sip,system-in-package)。SiP橫截面示意圖。其主要設備與晶圓級設備接近或相同。第三十九頁，共五十四頁。三維立體封裝（3D）是在垂直于芯片表面的方向上堆疊，互連兩片以上裸片封裝。典型的3D封裝結構疊成型3D封裝方法第四十頁，共五十四頁。三維封裝技術①芯片堆疊互連②硅通孔（TSV）3D互連技術③疊層多芯片模塊3D封裝④疊成封裝（POP）POP工藝流程第四十一頁，五十四頁。厚、薄膜電路封裝工藝設備第四十二頁，共五十四頁。厚膜電路封裝工藝①厚膜圖形形成：多層厚膜印刷法；多層生片共燒法。②厚膜金屬化：在陶瓷基板上燒結形成釬焊金屬層、電路及引線接點。③陶瓷基板：氧化鋁陶瓷基板，較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。④漿料：導體、電阻和絕緣漿料。⑤絲網(wǎng)網(wǎng)版制作：直接制版法；間接制版法。⑥厚膜絲網(wǎng)印刷：利用絲網(wǎng)印刷工藝。⑦厚膜電路組裝：組裝形成厚膜混合集成電路。第四十三頁，共五十四頁。厚膜電路工藝設備⑴絲網(wǎng)印刷機：采用絲網(wǎng)印刷將定量的焊膏涂覆在PCB各制定位置上。⑵厚膜電路光刻機：進一步提高絲網(wǎng)印刷的精細度。⑶燒結爐：加熱隧道，傳送產(chǎn)品的部件。⑷激光調(diào)阻機：高能激光脈沖聚焦在被調(diào)片阻上，改變橫截面調(diào)阻。A.激光器；B.光束定位系統(tǒng)；

C.程控衰減系統(tǒng)；

D.修調(diào)設定器；

E.光學掃描系統(tǒng)；F.阻值及電壓測定系統(tǒng)；G自動功率測量系統(tǒng)。第四十四頁，共五十四頁。薄膜電路封裝工藝薄膜混合集成電路適用于各種電路，特備是精度要求高、穩(wěn)定性好的模擬電路。薄膜電路工藝流程第四十五頁，共五十四頁。低溫共燒陶瓷（LTCC）基板工藝設備

是一種新型的微電子封裝技術，是一種多層陶瓷技術，將無源元件埋置到多層陶瓷的內(nèi)部，實現(xiàn)無源器件的集成。采用LTCC工藝制作的基板可實現(xiàn)IC芯片封裝、內(nèi)埋置無源元件及高密度電路組裝功能。第四十六頁，共五十四頁。LTCC制作工藝⑴微通孔的形成⑵LTCC基板金屬化⑶精細線條制作⑷平面零收縮基板制作⑸空腔基板制作第四十七頁，五十四頁。多層陶瓷工藝設備①激光打孔機：利用脈沖激光打孔，是和物質(zhì)相互作用