文章來源:Semika
原文作者:Semika
科技在不斷突破與創(chuàng)新,半導體技術(shù)在快速發(fā)展,芯片封裝技術(shù)也從傳統(tǒng)封裝發(fā)展到先進封裝,以更好地滿足市場的需求。先進封裝是相對傳統(tǒng)封裝所提出的概念,英文Advanced Packaging。
先進封裝已經(jīng)不是未來的高級技術(shù),已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用了,先進封裝的產(chǎn)線已經(jīng)被建設(shè)投產(chǎn)了,先進封裝的產(chǎn)品已經(jīng)得到了很多的應(yīng)用。
在先進封裝的產(chǎn)線上,可以看到很多先進封裝的重要設(shè)備,這些設(shè)備與傳統(tǒng)封裝技術(shù)產(chǎn)線上的設(shè)備并非一模一樣。
那先進封裝的重要設(shè)備有哪些呢?
首先,封裝Packaging,聽起來像是在說“包裝”。只是要把芯片封閉保護起來,還要把芯片里面的所有功能與外界的其他元件進行連接,這才是封裝要做的最主要事情。
先進封裝所需的重要設(shè)備,比傳統(tǒng)封裝的設(shè)備更為復雜,因為先進封裝要封裝更多的芯片在里面,要更高的精度,更復雜的動作,更快的速度,更高的質(zhì)量要求。而且先進封裝需要更加先進的封裝材料。
在先進封裝的產(chǎn)線上,具有清洗機、涂膠設(shè)備、刻蝕光刻機、植球機、打線機(wire Bond)、芯片鍵合機(Die Bond),回熔焊接,檢測設(shè)備等等。下面就主要的幾類設(shè)備做一下介紹。
這些設(shè)備中,清洗機聽起來相對簡單,但清洗機也絕對不是那么的簡單。清洗的優(yōu)劣,決定著產(chǎn)品的良率,性能及可靠性。有時更決定著工藝過程的成敗。
接觸芯片的零件的清洗,對塵埃、油污的要求,都是絕對嚴苛的,有的還要對零件表面的揮發(fā)氣體進行測量,對表面對不同物質(zhì)的親合性進行測量。而要達到這些要求,對清洗工藝的要求也往往非常復雜。一條清洗線也動輒十幾道 ,幾十道工藝過程,對零件進行物理的、化學的、生物級別的清洗與干燥。
封裝階段的膠水,作用一是把IC的不同部分粘結(jié)起來,作用二是把IC各個部分之間的間隙填充起來,作用三是把IC包裹保護起來。這也就基本形成了三個類別,一是點膠,二是填充,三是塑封(Moding)。
這些工藝過程,聽起來比較簡單,很容易理解。事實也確實如此。只是對膠量的控制,均勻性有很高的要求。膠水的壓力,出膠口的形狀,溫度,運動的平穩(wěn)性,設(shè)備的振動,空氣流動等,每一個環(huán)節(jié)都要精確控制。
涂膠的工藝的特性主要的還是決定于膠水的特性。在這里我們只談設(shè)備,不談耗材。
光刻機,是指晶圓級別上用來刻蝕芯片電路的。封裝過程也要用到光刻機,需要制作用于定位和精確定位芯片的封裝模板。光刻機可以用于制作這些封裝模板的微米級圖案。光刻機通過曝光光刻膠和進行顯影的過程,將圖案精確地轉(zhuǎn)移到封裝模板上。封裝過程所用光刻機線寬要求比較低,一般500nm的都能用了。
芯片鍵合機,是把芯片與基板連接在一起的設(shè)備,有兩種主要的方式,Wire Bond和Die Bond。Wire Bond設(shè)備通常被稱作綁線機,綁線機是用金屬引線把IC上的引腳與基板(Substrate)的引腳進行連接的設(shè)備。這個工藝中使用的金屬細線通常只有幾十微米,一根一根把金屬絲熔融在引腳上。這個過程在引腳多的芯片上就很耗時。
Die Bond設(shè)備有時被稱作貼片機或植片機。Die Bond是近些年才發(fā)展起來的技術(shù),是通過金屬球陣列來進行連接,就是常說的BGA技術(shù)(Ball Grid Array)。Die Bond的連接方式效率更高,一次性可以連接所有引腳,所以生產(chǎn)數(shù)百數(shù)千引腳的芯片也很方便。還有就是Die Bond封裝更加緊湊,所以Die Bond是未來芯片鍵合的主要方式。
封裝應(yīng)用的其他的設(shè)備還有很多,比如切割機、分選機、回流焊,壓合機,熱壓機,固化爐,離子清洗機、打標機等。還有一類很重要的設(shè)備,就是檢測設(shè)備。檢測設(shè)備包括功能測試,外觀檢測,性能測試、尺寸測量等。生產(chǎn)中要加入很多位置的檢測和測試,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
最后放一張流程圖,作為本文的結(jié)尾。
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原文標題:先進封裝需要那些重要設(shè)備?
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