欢迎访问SMT设备行业平台!
行业资讯  >  行业动态  >  一文读懂三大封装工艺设备
一文读懂三大封装工艺设备
5 天前   浏览:194   来源:小萍子
本文介绍了芯片级、元器件级、板卡级三大封装工艺的主要设备。




芯片级封装




芯片级封装设备中,圆片减薄机、砂轮划片机与激光划片机作为核心装备,分别通过机械磨削、金刚石砂轮切割及激光能量控制技术,实现晶圆厚度精准调控与单元分离,支撑集成电路、LED、红外器件等领域的精密加工需求。


1.1 圆片减薄机


image.png


圆片减薄机依托空气静压电主轴驱动金刚石磨轮,分粗磨/精磨系统与减薄抛光一体机两类——前者集成承片台清洗、定位盘及回转工作台,通过上/下片机械手实现晶圆在粗磨、精磨工位间的精准转运;后者则进一步整合抛光、清洗干燥、膜处理等工序,形成从装片到卸片的全自动化流程,适配50-300mm晶圆处理,满足集成电路、光通信等行业对薄化晶圆的工艺需求,日本Disco与东京精密等厂商持续推动设备向更高精度、更低损伤方向演进,如引入AI驱动的实时厚度监测与磨削参数自适应调节技术。


1.2 砂轮划片机


image.png


砂轮划片机按自动化程度分为半自动与全自动机型,前者需手动装卸晶圆,切割工序由空气静压电主轴带动金刚石砂轮高速旋转,配合x/y/z/θ轴运动实现划切道对位与直线往复切割,冷却液冲刷带走碎屑;后者则实现装片、校准、切割、清洗到卸片的全流程自动化,双刀切割工艺如并列式、阶梯式、斜角式通过多主轴协同提升效率与质量,减少崩裂缺陷。


image.png


金刚石砂轮粒度、结合剂类型、冷却液温度流量等参数直接影响切割质量。


image.png


双刀切割通过开槽与精切分步,平衡了效率与边缘质量,成为3D NAND、先进封装等复杂结构的优选方案。


1.3 激光划片机


image.png


激光划片机分干式与微水导两类,干式机型通过烧蚀加工在晶圆表面形成1/4-1/3厚度的凹槽或直接全切割,配合裂片/扩晶完成分离;隐形切割则聚焦内部变质层生成,实现无表面损伤分离,适用于抗污染能力弱的材料。微水导激光划片机将激光耦合于30-100μm水柱,利用全反射原理沿水柱行进至材料表面,实现无热影响区、无熔渣毛刺的切割,尤其适合脆性材料与精密结构。当前,激光技术正朝更短波长、更高功率密度方向发展,结合AI算法优化光束路径与能量分布,提升切割精度与效率,同时环保型冷却液与去胶液的研发,推动设备向绿色制造方向演进,支撑5nm及以下节点封装与3D集成需求。三者协同演进,通过机械、激光与流体动力学的深度融合,持续突破晶圆薄化与分离的物理极限,支撑半导体产业向更高集成度、更复杂结构迈进。




元器件级封装




粘片机与引线键合机作为元器件级封装的核心装备,通过精密运动控制与多物理场协同技术,实现芯片与基板的精准键合及电气互连,支撑集成电路、功率器件、光电子器件等领域的封装需求。


2.1 粘片机


粘片机,又称装片机或固晶机,依托承片台、点胶系统、键合头及双视觉系统协同作业,完成芯片从蓝膜拾取至基板涂胶位的全流程——键合头通过真空吸嘴实现高速精准拾放,配合x-y工作台的光栅扫描式运动,确保300mm主流晶圆上各芯片依次顶针顶起至吸头;视觉系统实时反馈芯片与基板位置信息,运动控制模块动态调整参数,保障粘合剂层厚度均匀性,整机运动控制精度达亚微米级,适配导电环氧树脂、金属焊料等多样化键合材料,支撑先进封装中多芯片堆叠、三维集成等复杂结构需求。


2.2 引线键合机


引线键合机则通过热压、超声、热超声球三种键合方式实现芯片焊区与引脚的高可靠性连接,其中热超声球键合凭借基座150℃预热、超声振动与压力复合作用,在金丝球与铝压点间形成冶金键合,配合毛细管劈刀的精准引线输送与拉断控制,实现球键合/楔压键合的顺序操作,满足薄型封装对引线尺寸的严苛控制;拉力试验通过数字化测量评估键合强度,结合统计过程控制实现工艺稳定性监控。当前,粘片机正朝更高速度、更低损伤方向演进,如AI驱动的实时运动轨迹优化、纳米级定位精度提升;引线键合机则探索铜线键合、激光辅助键合等新技术,结合自动化校准与缺陷检测,推动封装工艺向更高效率、更精细节点迈进,支撑5nm及以下节点封装与3D集成需求,持续突破物理极限,赋能半导体产业向更高集成度、更复杂结构发展。




板卡级封装




板卡级封装设备作为电子制造的核心支撑,正通过智能化、绿色化与高精度技术的深度融合,推动封装工艺向更高效率、更环保方向演进。


3.1 塑封机


塑封机领域,以杭州平达为代表的品牌通过全产业链品控与智能温控系统,实现从排片到收料的全流程自动化,其300mm主流机型集成高速精密导轨、多功能视觉检测及物联网接口,支持智能休眠与动态能耗管理,较传统设备能耗降低30%,温控均匀性提升至±1℃,适配无卤基材等环保材料,满足汽车、消费电子对长期耐候性的严苛需求。


3.2 电镀生产线


电镀生产线则采用高速环形垂直升降技术,通过PLC控制链节块驱动工件在电镀区、超声波清洗区、水洗区间的连续移动,结合脉冲直流电镀电源实现镀层颗粒细致化与速率提升,如镀金层附着力增强、镀铜速率提高,同时应用无铅无卤电镀液与磁力过滤器,减少离子污染与环保风险,配套自动恒温与运输速度可调功能,确保批量生产的一致性。


3.3 切筋成型机


切筋成型机聚焦超薄化、高密度封装挑战,通过精密模具设计与动态调焦系统,解决引脚变形与非共面问题。其自动化流程集成上料、传递、成型、检测、装管、收料于一体,采用高精度伺服电机驱动Z轴升降平台,配合线阵CCD传感器实时侦测工件高度,动态调整焦距与压力,确保0.2mm最小字号的清晰标记,同时通过陶瓷基材导热系数提升与可回收设计,降低功率器件温度并提升材料利用率。


3.4 激光打标设备


激光打标设备则以自动对焦技术为核心,通过激光测距传感器与智能调焦算法,实现±240μm动态对焦范围与4μm精度,支持复杂曲面、阶梯状工件的标记,如汽车减震弹簧表面的动态二维码雕刻,对比度达95%,配合五轴联动平台与AI自适应调焦,提升标记质量并降低废品率至0.5%以下,满足医疗器械、航空部件对防伪与耐久性的需求。

END


转载内容仅代表作者观点


头条号
小萍子
介绍
推荐头条