電子封裝課件:電子制造與電子封裝_第1頁
電子封裝課件:電子制造與電子封裝_第2頁
電子封裝課件:電子制造與電子封裝_第3頁
電子封裝課件:電子制造與電子封裝_第4頁
電子封裝課件:電子制造與電子封裝_第5頁
已閱讀5頁,還剩131頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

電子制造技術(shù)

——電子封裝一、課程簡介

隨著機械和電子學(xué)科結(jié)合得越來越緊密,使得對電子制造技術(shù)的認(rèn)識變得日益重要。本課程主要針對材料、電子、機械等專業(yè)的本科生,內(nèi)容包括:

微電子制造和微系統(tǒng)封裝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢;

半導(dǎo)體工藝介紹;

微電子封裝的主要形式、工藝及主要性能指標(biāo);

電子組裝技術(shù);

微電子和微系統(tǒng)封裝的可靠性分析、測試方法;

通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生對微電子制造的過程有所了解,對各自學(xué)科專業(yè)如何和電子制造相結(jié)合有所認(rèn)識。

教材:“電子制造技術(shù)基礎(chǔ)”,吳懿平主編,機械工業(yè)出版社,2005出版“FundamentalsofMicrosystemsPackaging”,RaoR.Tunmmala,McGRAE-HILL,2001.(中文翻譯版已由東南大學(xué)出版社出版)參考資料:“TheElectronicPackagingHandbook”,Ed.Blackwell,CRCPressLLC,2000.“電子封裝工程”,田民波編著,清華大學(xué)出版社,2003.“現(xiàn)代微電子封裝技術(shù)”。

幾點建議:1、本課程涉及大量的新名詞,很多是英文縮寫。

注意這些名詞與概念的對應(yīng)!2、本課程目的是初步了解電子產(chǎn)品制造的全過程。其中涉及機械、電子、材料、信息、化學(xué)、物理化學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。

注意學(xué)習(xí)材料與微電子在這一過程中的結(jié)合!

3、目前電子制造技術(shù)本身發(fā)展很快,其他書籍或網(wǎng)絡(luò)上能獲取大量相關(guān)信息。

課后的大量閱讀!SMT:SurfaceMountTechnology-表面貼裝技術(shù)IC:IntegratedCircuit-集成電路塊1、基本IC類型

(1)、SOP(SmalloutlinePackage):零件兩面有腳,腳向外張開(一般稱為鷗翼型引腳).

(2)、SOJ(SmalloutlineJ-leadPackage):零件兩面有腳,腳向零件底部彎曲(J型引腳)。

(3)、QFP(QuadFlatPackage):零件四邊有腳,零件腳向外張開。

(4)、PLCC(PlasticLeadlessChipCarrier):零件四邊有腳,零件腳向零件底部彎曲。

(5)、BGA(BallGridArray):零件表面無腳,其腳成球狀矩陣排列于零件底部。

(6)、CSP(CHIPSCALPACKAGE):零件尺寸包裝。

SMT英文縮寫詞匯解析

AI:Auto-Insertion自動插件

AQL:acceptablequalitylevel允收水準(zhǔn)

ATE:automatictestequipment自動測試

ATM:atmosphere氣壓

BGA:ballgridarray球形矩陣

CCD:chargecoupleddevice監(jiān)視連接組件(攝影機)

CLCC:Ceramicleadlesschipcarrier陶瓷引腳載具

COB:chip-on-board芯片直接貼附在電路板上

cps:centipoises(黏度單位)百分之一

CSB:chipscaleballgridarray芯片尺寸BGA

CSP:chipscalepackage芯片尺寸構(gòu)裝

CTE:coefficientofthermalexpansion熱膨脹系數(shù)

DIP:dualin-linepackage雙內(nèi)線包裝(泛指手插組件)

FPT:finepitchtechnology微間距技術(shù)

FR-4:flame-retardantsubstrate玻璃纖維膠片(用來制作PCB材質(zhì))

IC:integratecircuit集成電路

IR:infra-red紅外線

Kpa:kilopascals(壓力單位)

LCC:leadlesschipcarrier引腳式芯片承載器

MCM:multi-chipmodule多層芯片模塊

MELF:metalelectrodeface二極管

MQFP:metalizedQFP金屬四方扁平封裝

NEPCON:NationalElectronicPackageand

ProductionConference國際電子包裝及生產(chǎn)會議

PBGA:plasticballgridarray塑料球形矩陣

PCB:printedcircuitboard印刷電路板

PFC:polymerflipchip

PLCC:plasticleadlesschipcarrier塑料式有引腳芯片承載器

Polyurethane聚亞胺酯(刮刀材質(zhì))

ppm:partspermillion指每百萬PAD(點)有多少個不良PAD(點)

psi:pounds/inch2磅/英吋2

PWB:printedwiringboard電路板

QFP:quadflatpackage四邊平坦封裝

SIP:singlein-linepackage

SIR:surfaceinsulationresistance絕緣阻抗

SMC:SurfaceMountComponent表面黏著組件

SMD:SurfaceMountDevice表面黏著組件

SMEMA:SurfaceMountEquipment

ManufacturersAssociation表面黏著設(shè)備制造協(xié)會

SMT:surfacemounttechnology表面黏著技術(shù)

SOIC:smalloutlineintegratedcircuit

SOJ:smallout-linej-leadedpackage

SOP:smallout-linepackage小外型封裝

SOT:smalloutlinetransistor晶體管

SPC:statisticalprocesscontrol統(tǒng)計過程控制

SSOP:shrinksmalloutlinepackage收縮型小外形封裝

TAB:tapeautomaticedbonding帶狀自動結(jié)合

TCE:thermalcoefficientofexpansion膨脹(因熱)系數(shù)

Tg:glasstransitiontemperature玻璃轉(zhuǎn)換溫度

THD:Throughholedevice須穿過洞之組件(貫穿孔)

TQFP:tapequadflatpackage帶狀四方平坦封裝

UV:ultraviolet紫外線

uBGA:microBGA微小球型矩陣

cBGA:ceramicBGA陶瓷球型矩陣

PTH:PlatedThruHole導(dǎo)通孔

IAInformationAppliance信息家電產(chǎn)品

MESH網(wǎng)目

OXIDE氧化物

FLUX助焊劑

LGA(LandGridArry)封裝技術(shù)

LGA封裝不需植球,適合輕薄短小產(chǎn)品

應(yīng)用。

TCP(TapeCarrierPackage)

ACFAnisotropicConductiveFilm異方性導(dǎo)電膠膜制程

Soldermask防焊漆

SolderingIron烙鐵

Solderballs錫球

SolderSplash錫渣

SolderSkips漏焊

Throughhole貫穿孔

Touchup補焊

Briding穚接(短路)

SolderWires焊錫線

SolderBars錫棒

GreenStrength未固化強度(紅膠)

TransterPressure轉(zhuǎn)印壓力(印刷)

ScreenPrinting刮刀式印刷

SolderPowder錫顆粒

Wettengability潤濕能力

Viscosity黏度

Solderability焊錫性

Applicability使用性

Flipchip覆晶

DepanelingMachine組裝電路板切割機

SolderRecoverySystem錫料回收再使用系統(tǒng)

WireWelder主機板補線機

X-RayMulti-layerInspectionSystemX-Ray孔偏檢查機

BGAOpen/ShortX-RayInspectionMachineBGAX-Ray檢測機

PrepregCopperFoilSheeterP.P.銅箔裁切機

FlexCircuitConnections軟性排線焊接機

LCDReworkStation液晶顯示器修護(hù)機

BatteryElectroWelder電池電極焊接機

PCMCIACardWelderPCMCIA卡連接器焊接

LaserDiode半導(dǎo)體雷射

IonLasers離子雷射

Nd:YAGLaser石榴石雷射

DPSSLasers半導(dǎo)體激發(fā)固態(tài)雷射

UltrafastLaserSystem超快雷射系統(tǒng)

MLCCEquipment積層組件生產(chǎn)設(shè)備

GreenTapeCaster,Coater薄帶成型機

ISOStaticLaminator積層組件均壓機

GreenTapeCutter組件切割機

ChipTerminator積層組件端銀機

MLCCTester積層電容測試機

ComponentsVisionInspectionSystem芯片組件外觀檢查機

HighVoltageBurn-InLifeTester高壓恒溫恒濕壽命測試機

CapacitorLifeTestwithLeakageCurrent電容漏電流壽命測試機

TapingMachine芯片打帶包裝機

SurfaceMountingEquipment組件表面黏著設(shè)備

SilverElectrodeCoatingMachine電阻銀電極沾附機

TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)筆記型用

STN-LCD(中小尺寸超扭轉(zhuǎn)向液晶顯示器行動電話用

PDA(個人數(shù)字助理器)

CMP(化學(xué)機械研磨)制程

Slurry研磨液

CompactFlashMemoryCard(簡稱CF記憶卡)MP3、PDA、數(shù)字相機

DataplayDisk微光盤

SPS交換式電源供應(yīng)器

EMS專業(yè)電子制造服務(wù)

HDIboard高密度連結(jié)板指線寬/線距小于4/4mil,微小孔板(Micro-viaboard),孔俓5-6mil以下

PuddleEffect水溝效應(yīng)早期大面積松寬線路之蝕刻銀貫孔(STH)銅貫孔(CTH)

DepanelingMachine組裝電路板切割機

NONCFC無氟氯碳化合物。

Supportpin支撐柱

F.M.光學(xué)點

ENTEK裸銅板上涂一層化學(xué)藥劑使PCB的pad比較不會生銹

QFD品質(zhì)機能展開

PMT產(chǎn)品成熟度測試

ORT持續(xù)性壽命測試

FMEA失效模式與效應(yīng)分析

TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)(Liquid-CrystalDisplaysAddressedbyThin-FilmTransistors)

導(dǎo)線架(LeadFrame)單體導(dǎo)線架(DiscreteLeadFrame)及積體線路導(dǎo)線架(ICLeadFrame)二種

ISP(InternetServiceProvider)指的是網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供

ADSL即為非對稱數(shù)字用戶回路調(diào)制解調(diào)器

SOPStandardOperationProcedure(標(biāo)準(zhǔn)操作手冊)

DOEDesignOfExperiment(實驗計劃法)

WireBonding打線接合

TapeAutomatedBonding,TAB卷帶式自動接合

FlipChip覆晶接合

JIS日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

ISO國際認(rèn)證

M.S.D.S國際物質(zhì)安全資料

FLUXSIR加濕絕緣阻抗值

二、微電子制造的現(xiàn)狀

電子工業(yè)已經(jīng)成為世界上最大的工業(yè);是一個國家繁榮的核心工業(yè);決定電子工業(yè)增長速度的關(guān)鍵:半導(dǎo)體、半導(dǎo)體封裝、顯示器、存貯器、軟件、系統(tǒng)。從不惜代價的研發(fā)轉(zhuǎn)向面大量廣的消費類應(yīng)用的研發(fā)。微電子技術(shù)改變著我們的生活:

煙盒大小的MD、MP3播放機、數(shù)字錄音筆、掌上型電腦、具有通訊功能的電子手表、護(hù)照般大小的數(shù)字?jǐn)z像機、超小型移動電話等,正在走進(jìn)我們的生活,甚至成為人們的日常用品。新一代個人移動電子裝置更將無線通訊、高密度彩顯與電腦集為一體。MD(MiniDisc)playerPDA(PersonalDigitalAssistant)手腕照相機移動電話汽車第一講

電子制造與電子封裝一、制造、電子制造、電子封裝的概念制造:Manufacture制造是一個涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務(wù)的一系列相關(guān)活動和工作的總稱。(廣義的定義,國際生產(chǎn)工程學(xué)會)從原材料或半成品經(jīng)過加工和裝配后形成最終產(chǎn)品的過程,即產(chǎn)品的加工工藝過程。(狹義的定義)Longman詞典對“制造”(Manufacture)的解釋為“通過機器進(jìn)行(產(chǎn)品)制作或生產(chǎn),特別是適用于大規(guī)模、大批量的方式運作”(狹義)制造涉及的領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于機械制造,包括了機械、電子、化工、輕工、食品和軍工等行業(yè)制造不是僅指具體的工藝過程,而是包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝過程、裝配檢驗和銷售服務(wù)等在內(nèi)的產(chǎn)品整個生命周期過程

廣義的制造技術(shù)涉及生產(chǎn)活動的各個方面和全過程,是從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動和系統(tǒng)狹義理解的制造技術(shù)主要涉及產(chǎn)品的加工和裝配工藝及過程機械制造:狹義的機械制造被理解為經(jīng)加工和裝配形成機械產(chǎn)品的過程,包括毛胚制作、零件加工、檢驗、裝配等,其重點是機械加工和裝配工藝。廣義的機械制造應(yīng)該包括機械產(chǎn)品從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量控制、銷售運輸直至售后服務(wù)的全過程。電子制造(electronicmanufacture)電子產(chǎn)品硬件的物理實現(xiàn)過程(從硅片到電子產(chǎn)品)半導(dǎo)體工藝

引線鍵合技術(shù)載帶自動焊技術(shù)倒裝芯片技術(shù)通孔安裝技術(shù)表面安裝技術(shù)接插、導(dǎo)線連接等元器件單晶硅片

晶片產(chǎn)品系統(tǒng)板卡前道工序后道工序橢圓部分又稱為電子封裝(electronicPackaging)晶片的制造則稱為半導(dǎo)體制造(semiconductormanufacture)

廣義的電子制造也包括電子產(chǎn)品從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量控制、銷售運輸直至售后服務(wù)的全過程。狹義的電子制造則是指電子產(chǎn)品從硅片開始到產(chǎn)品系統(tǒng)的物理實現(xiàn)過程。電子封裝從電路設(shè)計的完成開始,將裸芯片(chip)、陶瓷、金屬、有機物等物質(zhì)制造(封裝)成芯片、元件、板卡、電路板,最終組裝成電子產(chǎn)品的整個過程半導(dǎo)體制造利用微細(xì)加工技術(shù)將各單元器件按一定的規(guī)律制作在一塊微小的半導(dǎo)體片上進(jìn)而形成半導(dǎo)體芯片的過程,也稱為集成電路制造。

半導(dǎo)體制造的前道工序和后道工序二者以硅圓片(wafer)切分成晶片(chip)為界,在此之前為前道工序,在此之后為后道工序。所謂前道工序是從整塊硅圓片人手,經(jīng)過多次重復(fù)的制膜、氧化、擴散,包括照相制版和光刻等工序,制成三極管、集成電路等半導(dǎo)體元件及電極等,開發(fā)材料的電子功能,以實現(xiàn)所要求的元器件特性。所謂后道工序是從由硅圓片切分好的一個一個的小晶片入手,進(jìn)行裝片、固定、鍵合連接、塑料灌封、引出接線端子、檢查、打標(biāo)等工序,完成作為器件、部件的封裝體,以確保元器件的可靠性并便于與外電路連接。電子設(shè)計、半導(dǎo)體制造與電子封裝等已經(jīng)構(gòu)成三個相對獨立的電子產(chǎn)業(yè)。而半導(dǎo)體制造和電子封裝則構(gòu)成電子制造。電子封裝涉及的范圍廣、帶動的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)多、與之相關(guān)的基礎(chǔ)材料和工藝裝備更是“硬中之硬”,亟待迅速發(fā)展。電子產(chǎn)品分類:

消費類電子產(chǎn)品 計算機和通信電子產(chǎn)品 軍用電子產(chǎn)品

衛(wèi)星電子產(chǎn)品

電子產(chǎn)品的總成結(jié)構(gòu)零級封裝—就是晶片級的連接,其方法主要有引線鍵合(WireBonding)

、載帶自動鍵合(TAB,TapeAutomatedBonding)和焊球植入(SolderBumping)三種。其中以焊球植入技術(shù)(倒裝芯片)提供的封裝密度最高。一級封裝就是集成電路(IC)元件的封裝.其中球柵陣列封裝(BGA,BallGridArray)技術(shù)為主流技術(shù)。二級和三級封裝就是將IC、阻容元件、接插件以及其他的元器件安裝在印刷電路板上,并組成為整機的技術(shù)。二級封裝主要有通孔組裝技術(shù)(THT,ThroughHoleTechnology)和表面安裝技術(shù)(SMT,SurfaceMountingTechnology)兩種,且后者是電子制造領(lǐng)域的主流技術(shù)。封裝的級別0級1級芯片元器件/模塊2級封裝3級封裝板卡母板電子封裝提供如下主要作用: 信號互連 功率分配 機械支撐和保護(hù) 散熱處理/存儲信息(功用)保證一定服役條件下的

質(zhì)量、服務(wù)性、可靠性成本以及對功用的影響容限。二、電子封裝的發(fā)展耳機與視覺MD、MP3、MP4手腕電子產(chǎn)品手提電腦醫(yī)療電子移動電話、掌上電腦身份識別

小型化

超輕

高性能多功能高集成低能耗低成本

…電子封裝器件發(fā)展趨勢CSPSOPSOJS-SOPTSOPTQFPTABPLCCQFPDIP/PGABGAMCM小尺寸多引腳輕重量、小尺寸年1970s1980s1990s2000-2010系統(tǒng)級封裝:SOP

高密度封裝的電子產(chǎn)品日益普及,已經(jīng)成為人們的必需電子產(chǎn)品的功能越來越多、性能越來越強、體積越來越小、重量越來越輕電子產(chǎn)品向多功能、高性能和小型化、輕型化方向迅猛發(fā)展綠色制造成為優(yōu)先考慮的因素高密度封裝從出現(xiàn)到成為主流只花了不到5年的時間,發(fā)展之迅速,所料不及,給我們帶來了非常好的發(fā)展機會值得注意的動向在美國,落后于半導(dǎo)體芯片技術(shù)的封裝技術(shù)正在奮起直追,研發(fā)先進(jìn)的封裝工藝與裝備,再次占領(lǐng)電子工業(yè)的新的制高點;在歐洲,更加注重電子封裝和電子設(shè)計,將電子封裝視為成敗的關(guān)鍵;在日本,已經(jīng)形成了國家、企業(yè)和研究機構(gòu)的聯(lián)合艦隊,大力發(fā)展電子封裝技術(shù)和裝備,成為電子封裝裝備的輸出國在韓國,舉全國之力研發(fā)新一代封裝技術(shù)和裝備,并躋身成為封裝設(shè)備的輸出國互連的結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)發(fā)展ICDIP/PGAPWBICQFPPWBICBGAPWB(c)90年代是BGA和MCM的時代表面安裝技術(shù)倒裝芯片技術(shù)(a)60~70’s,是DIP與插裝的時代雙列直插封裝(DIP,DoubleInlinePackage);針柵陣列封裝(PGA,PinGridArray)引線鍵合技術(shù)通孔焊接技術(shù)(b)80’s,是QFP和SMT的時代引線鍵合、TAB技術(shù)表面安裝技術(shù)四邊引線扁平封裝(QFP,QuadFlatPackage)多芯片模塊(MCM,MultiChipModule)(d)21世紀(jì)的封裝集成

(喬治亞理工大學(xué)提出)

小型化多應(yīng)用柔性化熱可靠電磁干擾(EMI)高密度互連(HDI)高速低成本電子封裝技術(shù)引線鍵合載帶自動焊倒裝芯片

通孔安裝

表面安裝連接器和接插其它技術(shù)三級封裝一級封裝二級封裝封裝級別分類三、先進(jìn)電子制造系統(tǒng)概述電子產(chǎn)品硬件的物理實現(xiàn)過程(從硅片到電子產(chǎn)品)前道工序后道工序單晶硅片

晶片半導(dǎo)體工藝

元器件板卡產(chǎn)品系統(tǒng)引線鍵合TAB倒裝芯片通孔安裝表面安裝接插、導(dǎo)線連接等電子封裝電子組裝廣義的電子封裝(1)前道工序(將在第二部分介紹)

這一部分介紹如何從硅原材料制作成帶有不同功能的晶片(Chip)的過程。它包括的半導(dǎo)體工藝有:

晶圓(Wafer)制作;

氧化(Oxidation);

化學(xué)氣象淀積(ChemicalVaporDeposition);

光刻(Lithography);

掩模(Mask)制作

離子注入(IonImplanting);

擴散(Diffusion);

濺射(Spluttering);

等…(2)后道工序、電子組裝

晶圓流片后,隨后的劃片、貼片、封裝等工序被稱為后道工序。其中,電子封裝(ElectronicPackaging)是其核心。

電子封裝是伴隨著電路、器件和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生的,并且隨其發(fā)展而發(fā)展,最終發(fā)展成當(dāng)今的封裝行業(yè)。電子封裝的四個功能:

為半導(dǎo)體芯片提供機械支撐和環(huán)境保護(hù);

接通半導(dǎo)體芯片的電流通路;

提供信號的輸入和輸出通路;

提供熱通路,散逸半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。

電子封裝直接影響著:

電子產(chǎn)品的電、熱、光和機械性能電子產(chǎn)品的可靠性和成本電子產(chǎn)品與系統(tǒng)的小型化。要求電子封裝應(yīng)具有:

優(yōu)良的電性能、熱性能、機械性能和光學(xué)性能高的可靠性和低的成本無論在軍用電子元器件中,或是民用消費類電路中,電子封裝具有舉足輕重的地位,概括起來就是基礎(chǔ)地位、先行地位、制約地位封裝和組裝一般可分為四個層次,即

零級封裝

晶片層次上的互連;

一級封裝

芯片(單芯片或多芯片)上的I/O與基板互連;

二級封裝

集成塊(封裝體)連入PCB或板卡(Card)上;

三級封裝

電路板或卡板連入整機母板上。零級和一級封裝稱為電子封裝(ElectronicPackaging)(技術(shù));把二級和三級封裝稱為電子組裝(ElectronicAssembly)(技術(shù))。封裝技術(shù)的應(yīng)用晶片級封裝引線鍵合WireBonding(WR)(主導(dǎo)地位)載帶自動焊TapeAutomatedBonding(TAB)倒裝芯片F(xiàn)lipChip(FC)芯片焊盤楔形鍵合球形鍵合小外形封裝(SOP,SmallOutPackage)WB封裝實例樹脂封模晶片金線引線鍵合引腳TAB封裝實例載帶晶片F(xiàn)C封裝實例-凸點金釘頭凸點金(Au)凸點鎳(Ni)凸點共晶焊料凸點銦(In)凸點FC封裝示意圖完成2級封裝過程完成1級封裝過程球柵陣列芯片凸點底部填充芯片基板電子封裝發(fā)展簡史:

1947年世界發(fā)明第一只半導(dǎo)體晶體管,同時也就開始了電子封裝的歷史。

50年代以三根引線的TO型外殼為主,工藝主要是金屬玻璃封接工藝。與此同時發(fā)明了生瓷流延工藝,為以后的多層陶瓷工藝的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1958年發(fā)明第一塊集成電路,它推動了多引線外殼的發(fā)展,工藝仍以金屬-玻璃封接工藝為主。

60年代發(fā)明了DIP(DualIn-linePackage)外殼,即雙列直插引線外殼。由于這種外殼的電性能和熱性能優(yōu)良,可靠性高,使它們倍受集成電路廠家的青睞,發(fā)展很快,在70年代成為系列主導(dǎo)產(chǎn)品,4~64只管腳均開發(fā)出產(chǎn)品。

由于陶瓷DIP的成本問題,又開發(fā)出塑料雙列直插(PDIP)外殼。這種外殼由于成本低,便于大量生產(chǎn),所以得到迅速的發(fā)展,乃至延續(xù)至今。

80年代,表面安裝技術(shù)(SMT,SurfaceMountTechnology)被稱作電子封裝領(lǐng)域的一場革命,得到非常迅猛的發(fā)展。與之相適應(yīng),發(fā)明了一系列用于表面安裝技術(shù)的新的電子封裝形式,如無引線陶瓷片式載體(LCCC,LeadlessChipCeramicCarrier)、塑料有引線片式載體(PLCC,PlasticLeadedChipCarrier)和四邊引線扁平封裝(QFP,QuadFlatPackage),于80年代初達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化并投入生產(chǎn)。由于密度高、引線節(jié)距小、成本低和適于表面安裝,使四邊引線塑料扁平(PFP)封裝成了80年代的主導(dǎo)產(chǎn)品。

90年代,集成電路發(fā)展到超大規(guī)模階段,要求電子封裝的管腳數(shù)越來越多,管腳節(jié)距越來越小,從而電子封裝從四邊引線型(如四邊扁平封裝,QFP,QuadFlatPackage等)向平面陣列型(針柵陣列,PGA,PinGridArray)封裝發(fā)展。

90年代初發(fā)明了球柵陣列(BGA,BallGridArray)封裝.目前正處于爆炸發(fā)展階段。是電子封裝領(lǐng)域的又一場革命。與此同時,國際上Si的12英寸片已投產(chǎn),投資閾值越來越大,國內(nèi)也上了幾家8英寸的廠。由于6英寸以下Si片的大規(guī)模生產(chǎn)成本大大降低,因此集成電路以BGA技術(shù)為基本形式迅速發(fā)展。例如向著多芯片組件(MCM,MultiChipModule)發(fā)展,即把多塊裸露的集成電路芯片以到裝焊的方式安裝在一塊多層布線襯底上,并封裝在同一外殼中。發(fā)展勢頭只增不減,已形成MCM-C、MCM-D、MCM-I等幾種類型。封裝技術(shù)發(fā)展史—飛速發(fā)展的電子工業(yè)史

芯片的封裝技術(shù)從DIP、QFP、PGA、BGA到Flip-Chip(倒裝芯片)、CSP(ChipScalePackaging)再到MCM芯片面積與封裝面積之比越來越接近于1。雙列直插式(DIP)四邊扁平式(QFP)針柵陣列球柵陣列倒裝芯片單列直插式(SIP)小外形封裝(SOP,SmallOutPackage)DlP---Standard(DualIn-linePackage)Theyaremostwidelyused.Theleadpitchis2.54mm(100mil),andthespacingbetweenterminalrowsis300,400,or600mil.DIP—Skinny膜狀的StandardDIPswithspacingbetweenterminalrowsof7.62mm(300mil)andwith20ormorepins.DIP—Shrink縮小StandardDIPswithaleadpitchreducedto1.778mm(70mil).TheyaresmallerinexternalsizethanstandardDIPsandsuitedtocompactelectronicequipmentusinghigh-pin-densityICpackages.ZIP(ZigzagIn-linePackage)Featuredbytheleadswhicharedrawnoutfromeachpackagebodyintoasinglerowtoallowverticalmountingwithaleadpitchof1.27mm(50mil).TheleadsofeachpackageareZigzagfolded,withinthepackagesurfacethickness,intotworows.TheZigzagfoldingincreasestheleadpitchineachrowto2.54mm(100mil).陶瓷封裝ICStandardDIPHermeticceramicpackage.Theleadpitchis2.54mm(100mil)andthepackagebodyismadeofceramics.Metalorglassmaybeusedasasealingmaterial.PGA(PinGridArray)Featuredbytheleadswhicharedrawnoutverticallyfromeachpackagebodyandarrangedonthespecifiedgrid.Thepackagebodyismadeofceramics,andthestandardleadpitchis2.54mm(100mil).PGApackagesaresuitedtomulti-pinpackaging.小外形封裝SOP(SmallOutlineL-Leaded引線Package)Characterizedbygull-wingtypeleadswhicharedrawnoutfromeachpackagebodyintwodirections,andcanbemountedflat.Thestandardleadpitchis1.27mm(50mil).SSOP(ShrinkSmallOut-lineL-LeadedPackage)SOPpackageswithaleadpitchoflessthan1.27mm(50mil)arecalledSSOP.四邊引線扁平封裝QFP(QuadFlatL-Leaded引線Package)Characterizedbygull-wingtypeleadswhicharedrawnoutfromeachpackagebodyinfourdirections,andcanbemountedflat.TherearevariousQFPsavailablebecausetheleadpitchisvariableandthedimensionsofthepackagebodyfixed.SOJ(SmallOutlineJ-Leaded引線Package)PackagesarecharacterizedbyJ-shapedleadswhicharedrawnoutfromeachpackagebodyintwodirections,andcanbemountedflat.Thestandardleadpitchis1.27mm(50mil).QFJ[塑料短引線芯片載體PLCC:PlasticLeadedChipCarrier](QuadFlatJ-LeadedPackage)PackagesarecharacterizedbyJ-shapedleadswhicharedrawnoutfromeachpackagebodyinfourdirections,andcanbemountedflat.Thestandardleadpitchis1.27mm(50mil).BGA(BallGridArray/FinePitchBGA)Packagesaresurfacemountingpackagewithsolderballarraysonbacksidesurfaceofprintedcircuitboard(PCB).性能發(fā)展:

適用頻率越來越高耐溫性能越來越好引腳數(shù)增多間距減小重量減小可靠性提高使用更加方便20年間CPU的變化:

從Intel4004、80286、386、486發(fā)展到Pentium、PII、P3、P4;

位數(shù)從4位、8位、16位、32位發(fā)展到64位;主頻從幾兆到今天的2GHz以上;

CPU芯片里集成的晶體管數(shù)由2000個躍升到千萬個。集成電路的規(guī)模:

小規(guī)模集成(SSI,SmallScaleIntegration)、MSI(Medium)、LSI(Large)、VLSI(Very-large)、ULSI(Ultra-large);

封裝引腳(I/O):從幾十根,逐漸增加到幾百根,到目前的2千根以上。

電子封裝的發(fā)展特點:1)向高密度發(fā)展

LSI和VLSI集成度越來越高,要求封裝的管腳數(shù)越來越多,管腳節(jié)距越來越小,因此封裝難度越來越大。目前,陶瓷外殼CCGA已達(dá)1089pin,CBGA已達(dá)625pin,節(jié)距已達(dá)0.5mm,PQFP已達(dá)376pin,TBGA已達(dá)1000pin以上。2)向表面安裝技術(shù)發(fā)展

國際上表面安裝技術(shù)發(fā)展很快,據(jù)統(tǒng)計,1988年SMT約占17.5%,1993年占44%,1998年占75%。傳統(tǒng)的雙列直插封裝所占份額越來越小,取而代之的是表面安裝類型的封裝,如有引線塑料片式載體、無引線陶資片式載體、四邊引線塑料扁平封裝、塑料球柵陣列封裝和陶瓷球柵陣列封裝等,尤其以PQFP和BGA兩種類型為代表。3)從單芯片封裝向多芯片封裝發(fā)展

MCM起步于90年代初、由于MCM的高密度、高性能和高可靠而倍受青睞。世界各國在近幾年紛紛投入巨資,如美國政府4年投入5億美元,IBM在10年內(nèi)投入10億發(fā)展MCM。目前最高水平的MCM-C是IBM的產(chǎn)品,200mm見方、78層、300多萬通孔、1400米互連線、1800只管腳、200W功耗。4)從陶瓷封裝向塑料封裝發(fā)展在陶瓷封裝向高密度、多引線和大功耗發(fā)展的同時,越來越多的領(lǐng)域被塑料封裝所取代,而且,新的塑料封裝形式層出不窮,目前以PQFP和PBGA為主,全部用于表面安裝,這些塑料封裝占領(lǐng)著90%以上的市場。5)先發(fā)展后道封裝再發(fā)展芯片

這是一個成功的經(jīng)驗,與芯片制造相比,后道封裝投入較小,而且見效快。元器件發(fā)展趨勢

TOTO SIPDIP

SIPCSPBGAQFPPGA

SOP尺寸減小、重量減小、面陣列、引腳增多、功能增多、可靠性提高、成本降低、操作方便

電子封裝器件發(fā)展趨勢小尺寸多引腳輕重量、

小尺寸封裝的硅效率面陣列封裝引發(fā)了封裝技術(shù)的革命封模實例(3)電子組裝技術(shù)兩種主要的組裝技術(shù):

1)通孔組裝技術(shù)THT2)表面組裝技術(shù)SMTPCB基板焊接點表面安裝元件通孔插裝元件PCB板(PrintedCircuitBoard)通孔插裝技術(shù)(THT,ThroughHoleTechnology)表面貼裝技術(shù)(SMT,SurfaceMountTechnology)通孔插裝及波峰焊表面安裝與回流焊焊接點四、電子封裝設(shè)備主要內(nèi)容電子制造過程與主要設(shè)備類型電子制造關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)(光刻機、貼片機)現(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點

電子基礎(chǔ)制造其他元器件制造微電子制造PCB制造電子材料料真空電子器件半導(dǎo)體分立器件光電器件電子組裝制造板卡級制造(PCB組件制造)整機裝配應(yīng)用系統(tǒng)的組裝電子制造的分類電子制造物料與裝備體系電子制造物料與裝備是電子制造產(chǎn)業(yè)的硬件基礎(chǔ),是制造各種滿足人類社會需求的電子產(chǎn)品的物質(zhì)前提,電子制造物料包括電子產(chǎn)業(yè)鏈最前端的電子材料、中間產(chǎn)品電子元器件以及實現(xiàn)電子元器件組裝連接的基板。電子制造裝備指制造過程中使用的各種機器設(shè)備、工裝夾具和工具等,電子制造物料與裝備共同構(gòu)成電子制造產(chǎn)業(yè)的硬件基礎(chǔ)。電子制造物料與裝備體系在電子物料中,材料處于最前端,它既是制造包括集成電路在內(nèi)的各種電子元器件和承載元器件的電子基板的原料,也是構(gòu)成電子整機必不可少的各種功能件和結(jié)構(gòu)件的原料,同時還是元器件、基板以及整機制造工藝中不可或缺的工藝材料的原材料。電子元器件是電子產(chǎn)品的基本組成單元,其技術(shù)水平和可靠性直接決定電子產(chǎn)品的質(zhì)量與性能,是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐產(chǎn)業(yè)。電子元器件無處不在,不論是日常的消費電子產(chǎn)品還是工業(yè)用電子設(shè)備,都是由基本的電子元器件構(gòu)成的。電子元器件介于電子整機行業(yè)和原材料行業(yè)之間,其特點是是所生產(chǎn)的產(chǎn)品與最終產(chǎn)品之間無直接的對應(yīng)關(guān)系,參與多個價值鏈的形成。電子基板與電子元器件一樣,是電子產(chǎn)品子產(chǎn)品的基本組部分,其技術(shù)的水平直接決定電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能和組裝制造的效率,電子產(chǎn)品的每次升級換代,無論是微小型化還是多功能化,都離不開電子基板技術(shù)的支撐。電子制造基礎(chǔ)硬件中,除了物料之外就是裝備。電子制造裝備跨越整個電子產(chǎn)業(yè)鏈,無論前端的電子材料制備、中間的元器件和基板制造,還是最終的整機產(chǎn)品組裝制造,都離不開相應(yīng)的制造裝備。裝備是電子制造硬件的一個重要內(nèi)容,尤其是對于現(xiàn)代電子制造而言,沒有先進(jìn)的裝備不可能制造出現(xiàn)代化電子產(chǎn)品。了解現(xiàn)代電子制造裝備及其發(fā)展,無論對于把握電子產(chǎn)業(yè)全局還是專注某一領(lǐng)域都是非常必要的?,F(xiàn)代電子制造業(yè)發(fā)展說明,沒有相應(yīng)的現(xiàn)代化半導(dǎo)體制造裝備,根本不可能制造出各種芯片;沒有高效率的先進(jìn)電子組裝設(shè)備,產(chǎn)品根本無法在市場上參與競爭。從某種意義上說,制造裝備是決定電子制造產(chǎn)業(yè)強弱成敗的一個關(guān)鍵因素。我國已經(jīng)成為電子制造大國,成為眾人皆知的電子產(chǎn)品世界工廠。但是我國龐大的電子制造產(chǎn)業(yè)所用制造裝備,相當(dāng)大的比例依賴進(jìn)口,特別是高端裝備,例如高精度光刻機、SMT組裝貼片機以及光電子裝備等對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起關(guān)鍵性作用的設(shè)備,完全依賴進(jìn)口。現(xiàn)代電子制造裝備橫跨電子、機械、自動化、光學(xué)、計算機等眾多學(xué)科,涉及精密視覺檢測、高速高精度控制、精密機械加工、計算機集成制造等核心技術(shù),是典型的機光電一體化高科技領(lǐng)域?,F(xiàn)在我國IC產(chǎn)業(yè)的高速擴張、電子組裝制造業(yè)持續(xù)高速發(fā)展以及光伏和半導(dǎo)體照明迅速興起,為電子制造裝備帶來了廣闊的發(fā)展空間。具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國際先進(jìn)水平的電子制造裝備必將在中國大地開花結(jié)果。1.半導(dǎo)體制造裝備(1)硅單晶制造設(shè)備,包括硅單晶制造設(shè)備、圓片整形加工研削設(shè)備、切片設(shè)備、取片設(shè)備、磨片設(shè)備、拋光設(shè)備和各種檢驗設(shè)備等;(2)電路設(shè)計及CAD設(shè)備,包括計算機系統(tǒng)、各種輸入輸出設(shè)備和各種軟件等;(3)制板設(shè)備,包括圖形發(fā)生器、接觸式打印機、抗腐劑處理設(shè)備、腐蝕設(shè)備、清洗備和各種檢驗設(shè)備等。

單晶硅錠生長的提拉法工藝(a)晶體提拉之前的初始裝置(b)晶體提拉形成晶棒的過程

硅錠成形的外圓磨削操作(a)一個可實現(xiàn)對直徑和外圓控制的外圓磨削(b)圓柱體上磨削出的一個平面

采用金剛石砂輪的切割鋸切硅晶片

硅晶片處理的兩個步驟(a)輪廓磨削以便磨圓硅晶片邊緣(b)表面拋光(4)芯片制造設(shè)備,包括光刻設(shè)備(曝光設(shè)備、涂膜、顯影設(shè)備、腐蝕設(shè)備等)、清洗設(shè)備、摻雜設(shè)備(離子注入設(shè)備、擴散爐)、氧化設(shè)備、CVD(化學(xué)氣相沉積)設(shè)備、濺射設(shè)備、各種測試檢測分析評價設(shè)備等;(5)封裝與測試設(shè)備,包括組裝設(shè)備(劃片設(shè)備、鍵合設(shè)備、塑封設(shè)備、老化設(shè)備)、試驗設(shè)備(驗漏、測試、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、環(huán)境試驗設(shè)備)等;(6)半導(dǎo)體工程設(shè)備,包括凈化室、凈化臺、晶圓標(biāo)準(zhǔn)機械接口箱、自動搬送設(shè)備和環(huán)境控制設(shè)備(超凈水制造、廢氣處理、廢液處理、精制設(shè)備、分析設(shè)備、探測器)等。

刻蝕與光刻機等離子體刻蝕機光刻機2.電真空器件及平板顯示器生產(chǎn)裝備顯像(顯示)管制造設(shè)備;真空開關(guān)管制造設(shè)備;液晶顯示器件制造設(shè)備;PDP制設(shè)備;VFD(真空熒光顯示屏)制造設(shè)備;電子槍制造設(shè)備等。

大幅絲網(wǎng)印刷機3.電子元件及機電組件生產(chǎn)裝備包括線束線纜設(shè)備,電阻器、電容器和電感器制造設(shè)備,敏感組件制造設(shè)備,傳感器制造設(shè)備,晶體振蕩器制造設(shè)備,濾波器制造設(shè)備,頻率器件制造設(shè)備,磁性材料及元件制造設(shè)備,電子變壓器制造設(shè)備,開關(guān)制造設(shè)備,接插件制造設(shè)備,微特電機制造設(shè)備,繼電器制造設(shè)備,電聲器件制造設(shè)備,電池生產(chǎn)設(shè)備,陶瓷材料設(shè)備,線圈制造設(shè)備等。4.印制電路板生產(chǎn)裝備包括基板加工設(shè)備,壓合設(shè)備,鉆孔成形設(shè)備,濕制程設(shè)備,絲印設(shè)備,檢測設(shè)備,電鍍設(shè)備,噴錫設(shè)備,壓膜機,曝光機,顯影機,制板機,烘烤制程自動線以及環(huán)境工程設(shè)備等。5.組裝及整機裝聯(lián)設(shè)備包括SMT焊膏印刷機,噴涂設(shè)備,點膠設(shè)備,自動插件機,貼片機,接駁臺,上下機,回流焊機,波峰焊機,爐溫測量儀,清洗設(shè)備,返修設(shè)備,自動光學(xué)檢測設(shè)備(AOI),自動X射線檢測設(shè)備(AXI),環(huán)境設(shè)備,各種輔助設(shè)備(零件編帶機、鋼網(wǎng)清潔機、焊膏攪拌機、錫膏測試儀、元器件及印制電路板烤箱、錫渣還原機等),氮氣設(shè)備,電纜加工及檢測設(shè)備等。波峰焊設(shè)備自動光學(xué)檢測設(shè)備SMT設(shè)備高速貼片機表電子制造設(shè)備分類表電子制造材料工程基體工程裝配工程測試工程電子元器件制造漿料制備球磨機超細(xì)粉碎機粘接劑制備振動篩絲網(wǎng)印刷機擠制設(shè)備迭片印刷機切塊機燒結(jié)爐排粘機激光調(diào)阻機涂端頭機燒銀爐導(dǎo)線成形機自動插片機焊接機模塑包封機激光打標(biāo)機裝袋機編帶機自動測試機容量分類機綜合測量儀老化機溫測儀集成電路制造單晶爐劃片機研磨機等離子清洗機氣相磊晶光刻機電子束曝光機擴散爐等離子體硅蝕刻反應(yīng)離子蝕刻晶圓掛、噴鍍設(shè)備引線框架電鍍線|芯片切割機貼膜機固晶機引線鍵合機載帶鍵合機倒裝焊接鍵合機平行封焊機真空液晶灌注機整平封口設(shè)備激光打標(biāo)機自動探針測試測厚儀可焊性測試儀老化機電子制造材料工程基體工程裝配工程測試工程電子整機產(chǎn)品制造與電子元器件制造中的材料工程類似PCB曝光機貼膜機熱壓機PCB鉆孔機電鍍系統(tǒng)熱風(fēng)帶平機裁扳機印刷機自動插件機貼片機波峰焊機選擇性波峰焊機再流焊爐通孔再流爐焊機ICT飛針I(yè)CTAIO激光系統(tǒng)AXI測厚儀可焊性測試儀厚膜混合集成電路制造與電子元器件制造中的材料工程和基體工程相似采用SMT/THT組裝裝配過程微組裝技術(shù)與集成電路制造中的材料工程和基體工程相似可采用SMT/THT組裝裝配過程6.其他裝備(1)環(huán)境與試驗設(shè)備包括高低溫/恒溫試驗設(shè)備,濕熱試驗設(shè)備,干燥(老化)試驗設(shè)備,防護(hù)(例如防砂/防塵/鹽霧/防水等)試驗設(shè)備,沖擊試驗設(shè)備,振動試驗設(shè)備,無損檢測儀器,電磁兼容測試儀,力學(xué)試驗設(shè)備等。(2)防靜電裝備包括防靜電生產(chǎn)裝備(防靜電臺車、臺墊、周轉(zhuǎn)箱、周轉(zhuǎn)架、元件盒、坐椅等),防靜電離子設(shè)備(離子風(fēng)機、離子風(fēng)簾等),防靜電地板,防靜電測試設(shè)備(靜電場測試儀、表面電阻測試儀、手腕帶測試儀等)以及靜電消除器等。(3)超聲波設(shè)備包括超聲波電鍍設(shè)備,超聲波清洗機,超聲波焊接設(shè)備(塑焊機、熔接機、點焊機等),超聲波清洗干燥機,超聲波冷水機,超聲波熔斷機等。(4)凈化設(shè)備包括電磁屏蔽設(shè)備,氣體(氫、氧、氮等)純化設(shè)備,空氣凈化設(shè)備,水純化設(shè)備,無塵室設(shè)備,廢水、廢氣處理設(shè)備等。(5)激光設(shè)備包括激光畫線機,激光雕刻機,激光焊接機,激光切割機,激光打孔機,激光打標(biāo)機,激光剝線機,激光測距儀等。(6)專業(yè)工具包括手工焊接工具(電烙鐵、熱風(fēng)槍、錫爐等),壓接工具以及電動螺絲刀等。電子封裝關(guān)鍵設(shè)備光刻機與貼片機分別是集成電路制造和組裝制造的關(guān)鍵設(shè)備,而集成電路制造和組裝制造則是電子制造產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵、規(guī)模最大的兩個行業(yè),因此行業(yè)中通常以擁有這兩種設(shè)備的數(shù)量和水平,作為衡量一個國家或地區(qū)的半導(dǎo)體制造和電子整機制造能力和水平的標(biāo)志。光刻機與貼片機橫跨電子、機械、自動化、光學(xué)、計算機等眾多學(xué)科,涉及精密光電子、高速高精度控制、精密機械加工、計算機集成制造等核心技術(shù),是典型的機光電一體化高科技領(lǐng)域產(chǎn)品。特別是光刻機處于整個電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的制高點上,對于實現(xiàn)由電子制造大國向電子制造強國的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。1.光刻機(1)光刻技術(shù)與光刻機光刻技術(shù)作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),在半個世紀(jì)的進(jìn)化歷程中為整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了最為有力的技術(shù)支撐。集成電路已經(jīng)從20世紀(jì)60年代的每個芯片上僅幾十個器件發(fā)展到現(xiàn)在的每個芯片上可包含約l0億個器件。光刻技術(shù)是集成電路的關(guān)鍵技術(shù)之一,它是整個產(chǎn)品制造中重要的經(jīng)濟(jì)影響因素,光刻成本占據(jù)了整個制造成本的35%。光刻也是決定了集成電路按照摩爾定律發(fā)展的一個重要原因,如果沒有光刻技術(shù)的進(jìn)步,集成電路就不可能從微米進(jìn)入深亞微米再進(jìn)入納米時代。半導(dǎo)體光刻技術(shù)的水平,決定了硅技術(shù)特征尺寸。近年來硅技術(shù)特征尺寸從130nm、90nm、65nrn、45nm到32nm,進(jìn)而向22nm以下前進(jìn)。每一個先進(jìn)工藝技術(shù)節(jié)點的實現(xiàn),都離不開光刻技術(shù)的支持,都需要相應(yīng)高精度高分辨力圖形轉(zhuǎn)印的光學(xué)曝光設(shè)備,即可以達(dá)到工藝技術(shù)要求的光刻機。(2)光刻機的發(fā)展光刻機是一種高精度自動曝光工具,這是光刻工程的核心部分,其造價昂貴(新型光刻機價格高達(dá)7000萬美元),可稱為世界上最精密的儀器。作為實現(xiàn)半導(dǎo)體集成電路技術(shù)不斷發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備,光刻機自1978年誕生以來,隨著集成電路由微米級向納米級發(fā)展,光刻采用的光波波長也從近紫外(NUV)區(qū)間的436nm、365nm波長進(jìn)入到深紫外(DUV)區(qū)間的248nm、193nm波長。目前大部分芯片制造工藝采用了248nm和193nm光刻技術(shù)。目前對于13.4nm波長的極端遠(yuǎn)紫外(EUV)光刻技術(shù)研究也在提速前進(jìn)。期間曾經(jīng)被業(yè)界看好的157nm波長的光刻機,由于自身的不足和下一代EUV技術(shù)的興起實際上已經(jīng)半途而廢。(3)傳統(tǒng)光刻機的延續(xù)與EUV傳統(tǒng)的光刻機壽命已超出了很多人的預(yù)期,193nm光刻技術(shù)借助于沉浸式技術(shù),已經(jīng)能夠延續(xù)到11nm工藝,這為相當(dāng)一段時間內(nèi)半導(dǎo)體集成電路的繼續(xù)發(fā)的繼續(xù)發(fā)展,提供了穩(wěn)定的技術(shù)支撐,但傳統(tǒng)的光刻機的壽終正寢與它的誕生一樣勢在必行。EUV(極紫外線光刻技術(shù))是下一代光刻技術(shù)(<32nm節(jié)點的光刻技術(shù))。它是用波長為13.4nm的軟X射線進(jìn)行光刻的技術(shù)。EVU技術(shù)雖然進(jìn)展坎坷、商業(yè)化困難重重,但是這項技術(shù)前景仍然被看好。目前市場上提供量產(chǎn)商用的光刻機廠商有三家:ASML,尼康(Nikon),佳能(Canon)。根據(jù)2007年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),在中高端光刻機市場,ASML占據(jù)大約60%的市場份額。而最高端市場(例如沉浸式光刻機),ASML大約目前占據(jù)80%的市場份額。ASML公司光刻機(4)光刻技術(shù)特征展望英特爾已經(jīng)開始量產(chǎn)22nm工藝處理器,英特爾計劃2013年推出14納米級芯片,2015年推出10納米級芯片。在SemiConWest產(chǎn)業(yè)會議上,GlobalFoundries公司對外宣布,將會在15nm制程時開始啟用EUV極紫外光刻技術(shù)制造半導(dǎo)體芯片。GlobalFoundries公司高級副總裁GregBartlett表示,在紐約Fab8工廠建成之后的2012年下半年將會立刻開始在該工程部署EUV光刻的相關(guān)設(shè)備,與此同時,光刻設(shè)備廠商ASML也將會發(fā)售EUV光刻設(shè)備?,F(xiàn)階段很多公司也在推動納米壓印、無掩膜光刻或一種被稱為自組裝的新興技術(shù)。但是EUV光刻仍然被認(rèn)為是下一代CPU的最佳工藝。2.貼片機(1)電子組裝技術(shù)與貼片機電子組裝處于電子產(chǎn)業(yè)鏈中端,屬于對成本效率敏感的低附加值加工行業(yè),特別是對于占電子產(chǎn)品大多數(shù)的民用產(chǎn)品,成本效率更是至關(guān)重要;而電子產(chǎn)品微小型化、多功能化的發(fā)展趨勢使電子組裝成本上升,給電子組裝設(shè)備帶來前所未有的挑戰(zhàn)。貼片機是當(dāng)代主流電子組裝技術(shù)(SMT)生產(chǎn)設(shè)備中價值比重最大、技術(shù)含量最高、對整個組裝生產(chǎn)能力和效率影響最大的電子制造設(shè)備。SMT組裝生產(chǎn)線的選擇和配置,關(guān)鍵在貼片機。在電子信息行業(yè)中,擁有貼片機的數(shù)量和先進(jìn)程度,已經(jīng)成為一個企業(yè)、地區(qū)或國家的電子制造能力的標(biāo)志。盡管貼片機的精密和技術(shù)復(fù)雜程度低于光刻機,但貼片機對于速度、效率和柔性的要求一點也不遜于光刻機。在電子組裝領(lǐng)域,貼片機是典型的高速度、高精度、高效率的專用電子設(shè)備;貼片機在整個工藝流程中對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用。貼片機實際上是一種精密的工業(yè)機器人系統(tǒng),它充分發(fā)揮現(xiàn)代精密機械、機電一體化、光電結(jié)合以及自動化技術(shù)與計算機控制技術(shù)綜合的高技術(shù)成果,實現(xiàn)高速度、高精度、智能化電子組裝制造。(2)貼片機的發(fā)展貼片機從20世紀(jì)70年代末誕生以來,其貼裝要求(主要是速度和精確度的要求),隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展以及元器件的微小型化和高密度組裝的發(fā)經(jīng)今非昔比對于用于批量生產(chǎn)的主流貼片機而言,迄今從技術(shù)上經(jīng)歷了3代發(fā)展。第一代貼片機是在20世紀(jì)70年代到80年代初期,采用的機械對中方式?jīng)Q定了貼裝速度低(1-1.5s/片),貼裝準(zhǔn)確度也不高(X-Y定位±0.1mm),但已經(jīng)具備了現(xiàn)代貼片機的全部要素,適應(yīng)當(dāng)時的元器件水平和組裝技術(shù)的要求。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的第二代貼片機,采用光學(xué)對中系統(tǒng),使貼片速度和精確度大幅度提高,并在發(fā)展過程中逐漸形成以貼裝片式元件為主、注重貼裝速度的高速機(又稱CHIP元件貼裝機或射片機)和以貼裝各種IC、異型元件為主的多功能機(又稱泛用機或IC貼裝機)兩個功能和用途明顯不同的機種;高速機的貼裝速度已經(jīng)達(dá)到0.06s/片的數(shù)量級,接近機電系統(tǒng)的極限;多功能機則可達(dá)到貼裝節(jié)距為0.3mm的QFP的水平,可以貼裝所有IC和異型元件。但隨著SMT高速發(fā)展和元器件的進(jìn)一步微小型化,這一代貼片機逐漸力不從心,已經(jīng)逐漸退出主流生產(chǎn)廠商的視野。第三代貼片機是20世紀(jì)90年代末開始,在SMT產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展和電子產(chǎn)品需求多元化、品種多樣化的推動下發(fā)展起來的。一方面,各種IC新的微小型化封裝和0402片式元件對貼片技術(shù)提出更高要求,另一方面電子產(chǎn)品的復(fù)雜程度和安裝密度的進(jìn)一步提高,特別是多品種小批量的趨勢,促使貼裝設(shè)備適應(yīng)組裝技術(shù)和封裝需求催生出第三代貼片機。(3)第三代貼片機特點--高性能和柔性化將高速機和多功能機合二為一。通過模塊化/模組式/細(xì)胞機的靈活結(jié)構(gòu),只需選擇不同的結(jié)構(gòu)單元即可在一臺機器上實現(xiàn)高速機和泛用機的功能。例如實現(xiàn)自0402片式元件至50mmX50mm、0.5mm節(jié)距集成電路貼裝范圍和150000片/h的貼裝速度。兼顧貼裝速度和準(zhǔn)確度。新一代貼片機采用高性能貼片頭、精密視覺對準(zhǔn)、高性能計算機軟硬件系統(tǒng),例如在一臺機器上實現(xiàn)45000片/h的速度和4Sigma下50μm或更高的貼裝準(zhǔn)確度。

模組型高速多功能貼片機高效率貼裝。通過高性能貼片頭、智能供料器等技術(shù)使貼片機實際貼裝效率達(dá)到理想值的80%以上。高質(zhì)量貼裝。例如通過Z向尺寸準(zhǔn)確測量和控制貼裝力,使元器件與焊膏接觸良好,或者應(yīng)用APC控制貼裝位置,保證最佳焊接效果。單位場地面積的產(chǎn)能比第二代機器提高1-2倍??蓪崿F(xiàn)堆疊組裝(PoP)。智能化軟件系統(tǒng),例如高效率編程、可追溯系統(tǒng)?,F(xiàn)代電子制造裝備的發(fā)展趨勢與特點現(xiàn)代電子制造裝備

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論