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减薄磨削

减薄磨削

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1. 减薄工艺简介

  硅片背面减薄是一步重要的硅片制造工艺,目的是去除硅片背面多余材料,以有效减小硅片封装体积,降低热阻,提高器件的散热性能,降低封装后芯片因受热不均而开裂的风险,提高产品可靠性;同时,减薄后的芯片机械性能与电气性能也得到显著提高。

  减薄机是通过空气静压主轴带动金刚石磨轮高速旋转,以IN-Feed或CREEP的方式对磨削材料进行物理去除。

 

2. 国内外现有技术对比

  与国际最先进设备主要技术指标对比:

性能指标

中电科WG823系列

DISCO 8540

磨削方式

IN-FEED

IN-FEED

最大晶圆直接

ø200mm

ø200mm

主轴类型

电空气主轴

电空气主轴

主轴数量

2

2

承片台类型

空气轴

机械轴

Z轴分辨率

0。1um

0.1um

加工精度(TTV)

1.5um以下

1.5um以下

最薄减薄厚度

100um以下

100um以下

 

3.减薄技术发展趋势

  从集成电路的发展趋势看,出于终端应用特别是移动设备对更高性能、更低成本、更小形状因子的器件需求,晶圆片直径在逐步增大,同时封装用的晶圆厚度逐步减小。而其厚度则进入了100μm以下的超薄化芯片时代。在封装技术工序里,晶圆减薄技术无疑是最重要的工艺之一,一方面,为了使超薄化的芯片在后续加工过程(例如堆叠)和终端用户使用过程中保持足够的抗弯强度并减小翘曲,晶圆减薄设备必须尽可能地去除磨削加工过程造成的对晶圆表面的损伤,这就要求减薄设备必须集成抛光系统以消除残余应力;另一方面,减薄至100μm甚至50μm的晶圆本身强度不足,晶圆减薄设备必须保证晶圆在减薄过程中和进入下一工序前是安全可靠的,这就要求晶圆从开始减薄加工直至加工结束最后一直保持在同一承片系统不动,并且最后集成贴膜去膜系统使得设备输出已经贴好划切膜的晶圆。第三方面,封装技术的发展特别是三维封装还对晶圆减薄的精度提出更高的要求,例如对片内厚度变化量(TTV)和片间厚度变化量(WTW)的控制指标,要求对减薄工艺的深入研究和对整个磨削过程的精密控制、精确测量。最后,为了满足终端用户对低成本的需求,晶圆减薄设备还必须从采购成本、使用成本、维护成本、稳定可靠性等各方面降低封装企业减薄工序的运营成本(CoO),以便适应大生产需求。因此,大直径超薄化减薄抛光一体化设备是未来减薄设备的发展趋势。

 

4.北京中电科减薄技术和工艺水平

  自2003年起开始进行晶圆减薄设备研发,于2006年研制出了国内首台晶圆减薄原理样机,2009年起承担‘十一五’02专项“高端封装设备与材料应用工程”项目“8英寸晶圆减薄设备开发与产业化”课题。该课题在研发过程中攻克了亚微米进给技术、超薄晶圆磨削工艺技术,旋转工作台技术等多项关键技术,打造了高端技术平台;形成了一支由机、电、软组成的减薄设备研发团队;积累了相关产品产业化生产经验,拥有空气静压主轴与精密机械轴承联合轴系等二十多项与减薄设备相关的专利,具备减薄设备自主研发能力。通过自主创新,研发的8英寸全自动晶圆减薄设备,。

  设备指标达到国际同类设备先进水平,获得了中国电子科技集团公司科学技术一等奖、中国电子学会(部级)科技进步二等奖、中国半导体行业协会“第十届(2015年度)中国半导体创新产品和技术”奖,

 

5、北京中电科减薄机设备

  WG系列减薄设备适用于晶圆、IC、LED晶圆、分立器件等晶圆制造行业,同时适用于陶瓷、热敏电阻、红外传感等多个行业;可磨削的材料涉及硅、氧化铝、碲锌镉、铌酸锂、蓝宝石、砷化镓和碳化硅等。已形成系列化产品(WG-823F、WG-823S、WG-616S),已在国内龙头封装企业生产线上并线生产,已经累计生产20余万片(单台全自动设备)

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