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半导体封装设备有哪些

发表时间:2022-05-13
来源:网络整理
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前言:半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。

一般来说,半导体封装及测试是半导体制造流程中极其重要的收尾工作。半导体封装是利用薄膜细微加工等技术将芯片在基板上布局、固定及连接,并用可塑性绝缘介质灌封后形成电子产品的过程,目的是保护芯片免受损伤,保证芯片的散热性能,以及实现电能和电信号的传输,确保系统正常工作;而半导体测试主要是对芯片外观、性能等进行检测,目的是确保产品质量。

随着技术发展,半导体芯片晶体管密度越来越高,相关产品复杂度及集成度呈现指数级增长,这对于芯片设计及开发而言是前所未有的挑战。另一方面,随着芯片开发周期的缩短,对于流片的成功率要求非常高,任何一次失败,对企业而言都是无法承受的。为此,在芯片设计及开发过程中,需要进行充分的验证和测试。除此之外,半导体制程工艺不断提升,需要面临大量的技术挑战,测试变得更加重要。那么,半导体封装测评中会用到哪些设备呢?

具体来看主要的半导体封装测试设备具体包括:

(一)减薄机

由于制造工艺的要求,对晶片的尺寸精度、几何精度、表面洁净度以及表面微晶格结构提出很高要求。因此在几百道工艺流程中只能采用一定厚度的晶片在工艺过程中传递、流片。通常在集成电路封装前,需要对晶片背面多余的基体材料去除一定的厚度。这一工艺过程称之为晶片背面减薄工艺,对应装备就是晶片减薄机。减薄机是通过减薄/研磨的方式对晶片衬底进行减薄,改善芯片散热效果,减薄到一定厚度有利于后期封装工艺。


(二)四探针

测量不透明薄膜厚度。由于不透明薄膜无法利用光学原理进行测量,因此会利用四探针仪器测量方块电阻,根据膜厚与方块电阻之间的关系间接测量膜厚。方块电阻可以理解为硅片上正方形薄膜两端之间的电阻,它与薄膜的电阻率和厚度相关,与正方形薄层的尺寸无关。四探针将四个在一条直线上等距离放置的探针依次与硅片进行接触,在外面的两根探针之间施加已知的电流,同时测得内侧两根探针之间的电势差,由此便可得到方块电阻值。


(三)划片机

划片机包括砂轮划片机和激光划片机两类。其中,砂轮划片机是综合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备。主要用于硅集成电路,发光二极管,铌酸锂,压电陶瓷,砷化镓,蓝宝石,氧化铝,氧化铁,石英,玻璃,陶瓷,太阳能电池片等材料的划切加工。国内也将砂轮划片机称为精密砂轮切割机。


激光划片机是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射区域局部熔化、气化、从而达到划片的目的。因激光是经专用光学系统聚焦后成为一个非常小的光点,能量密度高,因其加工是非接触式的,对工件本身无机械冲压力,工件不易变形。热影响极小,划精度高,广泛应用于太阳能电池板、薄金属片的切割和划片。

(四)测试机

测试机是检测芯片功能和性能的专用设备。测试时,测试机对待测芯片施加输入信号,得到输出信号与预期值进行比较,判断芯片的电性性能和产品功能的有效性。在CP、FT检测环节内,测试机会分别将结果传输给探针台和分选机。当探针台接收到测试结果后,会进行喷墨操作以标记出晶圆上有缺损的芯片;而当分选器接收到来自测试机的结果后,则会对芯片进行取舍和分类。

(五)分选机

分选设备应用于芯片封装之后的FT测试环节,它是提供芯片筛选、分类功能的后道测试设备。分选机负责将输入的芯片按照系统设计的取放方式运输到测试模块完成电路压测,在此步骤内分选机依据测试结果对电路进行取舍和分类。分选机按照系统结构可以分为三大类别,即重力式(Gravity)分选机、转塔式(Turret)分选机、平移拾取和放置式(PickandPlace)分选机。

金誉半导体分粒车间

金誉分粒车间

封装测试的重要性主要体现在它是半导体芯片生产过程中的最后一道把关工序,半导体生产流程如下:由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装最后进行封装测试。虽然生产中的每一步都进行了把关,但封装测试才是能够投入使用的最终标准,因此封装测试变得尤为重要。作为自产自销的半导体企业,金誉半导体就设有专门的封装测试厂,并向外界提供封装测试的一站式应用解决方案和现场技术支持服务。

这些半导体设备都是半导体行业产业链的关键支撑环节是半导体产业的技术先导者,生产中的每一步都需在设备技术允许的范围内设计和制造,设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。