?
?LED?芯片是一種將直接電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的核心器件。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與微電子設(shè)備研制的發(fā)展，國(guó)內(nèi)從事芯片設(shè)計(jì)制造企業(yè)也逐漸增長(zhǎng)到幾百家，但是他們普遍自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造水平不高。LED?芯片制造及高端
??封裝技術(shù)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平離不開高端工藝與硬件設(shè)備。近年來(lái)國(guó)內(nèi)微電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)急速擴(kuò)張，而支撐其技術(shù)引領(lǐng)的高端設(shè)備卻嚴(yán)重缺乏，發(fā)展瓶頸逐漸成形。目前產(chǎn)業(yè)高端設(shè)備依然依賴國(guó)外進(jìn)口，亟需開發(fā)研制自己的高端設(shè)備。
LED?封裝就是在保證其芯片無(wú)損以及高光取出效率的前提下將外部引線與內(nèi)部芯片電極相互連接。在整個(gè)LED?產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中，封裝技術(shù)是產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)的連接紐帶，而在?LED?芯片制造和高端封裝過程當(dāng)中去膠這一工藝過程起著非常重要的作用。
1?當(dāng)前面向?LED?芯片制造和封裝去膠設(shè)備現(xiàn)狀
??隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，集成電路技術(shù)現(xiàn)已主要通過凸點(diǎn)封裝模式來(lái)大幅提升封裝密度與效率。凸點(diǎn)封裝技術(shù)包括了膜沉積、光照、去膠等多項(xiàng)半導(dǎo)體芯片制備技術(shù)。現(xiàn)代高端封裝工藝一般面向?300 mm?晶圓、65 nm?及以下極大規(guī)模集成電路封裝需求，開發(fā)凸點(diǎn)個(gè)數(shù)3000?以上、間距?200?μm?以內(nèi)的小間距凸點(diǎn)制作技術(shù)和再布線技術(shù)。其核心過程是在已制成芯片的特征位置定義并形成凸點(diǎn)、重布層（RDL）或通孔（Via）等特征圖形。由于特征尺寸的縮小、特征圖形密度的增加，其特征圖形的定義就必須通過涂覆超厚膠 膜 、光刻、顯影、去膠等工藝制程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
? ? 圖 1 為典型凸點(diǎn)封裝工藝流程圖，其中光刻膠膜較厚，通常會(huì)達(dá)到?50~100?μm。由于電鍍產(chǎn)生的凸點(diǎn)一般會(huì)有類似蘑菇頭的結(jié)構(gòu)，當(dāng)凸點(diǎn)密度較大時(shí)，采用傳統(tǒng)槽式去膠，其根部的光刻膠不易去除干凈，會(huì)影響后續(xù)的UBM?刻蝕，造成回流后凸點(diǎn)高度的不一致。因此急需開發(fā)一種高密度凸點(diǎn)封裝工藝中所必須的全自動(dòng)去膠機(jī)。
??目前半導(dǎo)體?IC?封裝的主要發(fā)展趨勢(shì)為多引腳、窄間距、小型、薄型、高能、多功能、高可靠性和低成本，對(duì)系統(tǒng)集成的要求越來(lái)越迫切，三維集成封裝技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生。三維集成封裝的兩種最通用技術(shù)是通過傳統(tǒng)打線結(jié)合結(jié)構(gòu)的使用，以及通過穿硅通孔（TSV）技術(shù)建立芯片疊層的元件之間的電子連接性。然而，當(dāng)?I/O?個(gè)數(shù)和疊層數(shù)量增加的時(shí)候，打線接合已經(jīng)不實(shí)用。利用TSV?技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片間的垂直通孔，從而達(dá)到最大的堆疊密度和最小空間尺寸。TSV?技術(shù)已經(jīng)在邏輯線路、存儲(chǔ)器、CMOS?圖像傳感器（CIS）等產(chǎn)品的封裝技術(shù)中得到部分應(yīng)用，TSV在三維集成封裝制造過程中已經(jīng)變得越來(lái)越迫切。
??相對(duì)于傳統(tǒng)凸點(diǎn)封裝，3D-TSV?工藝對(duì)新型光刻膠噴涂機(jī)、圓片鍵合機(jī)、硅片減薄機(jī)、TSV?等離子刻蝕機(jī)和雙面光刻機(jī)提出了新的需求。目前國(guó)內(nèi)?LED?芯片和封裝生產(chǎn)企業(yè)所采用的去膠設(shè)備均為手動(dòng)或半自動(dòng)去膠槽，化學(xué)液消耗量較大，工藝參數(shù)不易控制，結(jié)果重復(fù)性差。
??在高端封裝和?LED?工藝中，光刻膠膜一般較厚，通過開發(fā)面向?LED?芯片制造和高端封裝旋轉(zhuǎn)式去膠機(jī)，實(shí)現(xiàn)高壓噴射去膠液或常壓噴灑去膠液，結(jié)合兆聲波的方法快速干凈地去除光刻厚膠。因此研制滿足?LED?芯片制造和高端封裝（如：BGA、MCM、WLP、3D-TSV?等）生產(chǎn)需要的全自動(dòng)濕法去膠設(shè)備（簡(jiǎn)稱去膠機(jī)）尤為重要。同時(shí)，該設(shè)備與雙面光刻機(jī)、通孔（TSV）刻蝕機(jī)、圓片減薄機(jī)、高密度倒裝機(jī)、電鍍機(jī)、硅片清洗機(jī)等聯(lián)線，組成高密度封裝和LED成套工藝設(shè)備，可以促進(jìn)當(dāng)前高端封裝技術(shù)發(fā)展。
2?旋轉(zhuǎn)式去膠機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1?布局設(shè)計(jì)
??通過對(duì)滿足?LED?芯片制造和高端封裝生產(chǎn)需要的自動(dòng)濕法去膠設(shè)備的研制，實(shí)現(xiàn)該設(shè)備與雙面光刻機(jī)、通孔（TSV）刻蝕機(jī)、圓片減薄機(jī)、高密度倒裝機(jī)、電鍍機(jī)、硅片清洗機(jī)等聯(lián)線，組成 高 密 度 封 裝 和LED成套工藝設(shè)備。整個(gè) 設(shè) 備 的 布局如圖?2?所示，主要有電控單元、化學(xué)液供應(yīng)單元和反應(yīng)腔體單元，其技術(shù)開發(fā)的核心是反應(yīng)腔體的設(shè)計(jì)。
2.2?反應(yīng)腔體單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
??全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)去膠機(jī)的反應(yīng)腔體主要由三大部分組成：擺臂系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)和回收腔。其中，擺臂系統(tǒng)主要完成反應(yīng)腔體化學(xué)液體、氮?dú)庖约八膫魉停谠撓到y(tǒng)中所有反應(yīng)物質(zhì)通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在清洗目標(biāo)硅片上的均勻分布，提高去膠效果；夾持系統(tǒng)主要完成去膠硅片的夾持工作，在夾持硅片的過程中利用氣壓傳動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)保證硅片正面清潔無(wú)污染，為提高去膠效果，該系統(tǒng)還可以同時(shí)完成直線上下和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；回收腔主要完成化學(xué)液和水的回收，為提高化學(xué)液的利用效率實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，回收腔采用分層設(shè)計(jì)，不同的化學(xué)液體將在回收腔中實(shí)現(xiàn)分類回收。
??該反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)示意圖如圖?3?所示。該反應(yīng)腔體在搖擺送液手臂以及其他裝置的作用下，可以完成不同種類化學(xué)去膠以及水洗清潔干燥等自動(dòng)化同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)良好的去膠效果。該裝置工作時(shí)，首先會(huì)將通過夾持裝置將目標(biāo)硅片鎖定在腔體的底層，通過擺臂系統(tǒng)均勻?qū)⒁环N化學(xué)液噴灑在硅片上，并完成去膠和回收；再通過夾持裝置將硅片提升至圖?3?所示位置，擺臂系統(tǒng)再次輸送其他化學(xué)液，完成去膠和廢液回收；最后直至光刻膠去除完全后，硅片在夾持系統(tǒng)作用下升至頂部，完成水洗、干燥和廢液回收，完成整個(gè)去膠工序。
2.3?主要技術(shù)指標(biāo)及效益
通過對(duì)面向?LED?芯片制造和高端封裝旋轉(zhuǎn)式去膠機(jī)的設(shè)計(jì)與研究，設(shè)備達(dá)到如下指標(biāo)：1）晶片尺寸：準(zhǔn)200~300 mm；
2）去膠腔體：2~4?個(gè)；
3）去膠方式：全自動(dòng)單片旋轉(zhuǎn)濕法噴淋式、化學(xué)液高壓噴射和兆聲波；
4）去除膠層：5 ~50?μm?正膠、50 ~120?μm?負(fù)膠；
5）去?膠?化?學(xué)?液?：含DMSO、NMP?等各種去膠液；
6）去膠液溫度：25~80?℃，1?℃；
7）去膠速率：10~20μm/min以上；
8）顆粒去除：0.5μm顆粒?95%以上。
??市場(chǎng)需求不斷提高，生產(chǎn)工藝技術(shù)不斷改進(jìn)等外、內(nèi)部因素?zé)o不促使面向?LED?芯片制造和高端封去膠設(shè)備需不斷進(jìn)步，這樣才能在涉及半導(dǎo)體、光通信、PCB?等領(lǐng)域充分滿足不同客戶的需求。
3?結(jié) 論
??面向?LED?芯片制造和高端封裝旋轉(zhuǎn)式去膠機(jī)的設(shè)計(jì)與研究可以對(duì)當(dāng)前封裝領(lǐng)域去膠設(shè)備有效補(bǔ)充，同時(shí)該設(shè)備研究可以實(shí)現(xiàn)快速去除厚度在?50~120?μm?的厚感光膠膜；清洗?Bump?根部和3D-TSV?深孔底部的光刻膠殘留；單片去膠時(shí)，硅片正面噴灑化學(xué)液，有效地保護(hù)硅片的背面不被化學(xué)液污染；有效設(shè)計(jì)反應(yīng)膠，通過進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)的有效配合，使整個(gè)腔體內(nèi)部流動(dòng)的氣體形成層流，從而帶走去膠過程所形成的水氣和濺射出的光刻膠，避免硅片表面的二次污染；新型化學(xué)液供應(yīng)系統(tǒng)，在化學(xué)液噴灑過程中保持穩(wěn)定的工作溫度，尤其是在某些制程需要高溫化學(xué)液（如?70?℃）；能夠回收噴灑后的化學(xué)液，在線去除化學(xué)液中的光刻膠殘留，循環(huán)使用化學(xué)液，節(jié)約成本等顯著特點(diǎn)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。
更多的半導(dǎo)體材料工藝設(shè)備相關(guān)資訊可以關(guān)注華林科納CSE網(wǎng)站：
www.wxyzlgp.cn,現(xiàn)在熱線咨詢400-8768-096，可立即獲得免費(fèi)的半導(dǎo)體清洗解決方案。
?