電子封裝專(zhuān)用設(shè)備第1章緒論

1、第1章 緒論1.1電子制造與電子封裝1.1.1 電子產(chǎn)品制造如今，我們每天工作、生活無(wú)法離開(kāi)的各種電子產(chǎn)品，比如手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、打印機(jī)等，都是電子產(chǎn)品的典型代表。另外大量的電子產(chǎn)品以部件或零件的形式用于各種家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，以及各種交通工具中。電子產(chǎn)品一般由各式各樣的電子元器件、集成電路（也就是芯片）、組裝基板、電源、保護(hù)殼體等組成。電子產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)是各種電子材料，由基礎(chǔ)的電子材料做成元器件，再組裝成各種基礎(chǔ)部件，由各種電子元器件或者部件組成人們需要的各種電子產(chǎn)品。電子產(chǎn)品的式樣、種類(lèi)繁多，但是其制造過(guò)程基本相同。電子產(chǎn)品的物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程可以歸納

2、成如圖1.1所示形式。由單晶硅制成半導(dǎo)體芯片（晶圓形式），晶圓經(jīng)過(guò)測(cè)試、封裝后成為獨(dú)立的成品芯片。各種基礎(chǔ)材料經(jīng)過(guò)加工成為元器件。覆銅板加工成為PCB基板，陶瓷材料加工成陶瓷基板。成品IC（集成電路，也就是芯片）、各種元器件組裝到基板上就構(gòu)成電子產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)，再加上覆蓋件就成為電子產(chǎn)品。單晶硅晶圓集成電路制造（0級(jí)封裝）成品IC芯片封裝（1級(jí)封裝）元器件材料其他元器件元器件制造基板基板制造電子組裝THT/SMT電子組裝（2級(jí)封裝）電子產(chǎn)品覆銅板、陶瓷圖1.1 電子產(chǎn)品的物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程下面以一般的智能手機(jī)制造為例，說(shuō)明電子產(chǎn)品的基本制造過(guò)程。一般智能手機(jī)的軟硬件組成如下：手機(jī)軟件系統(tǒng)+CPU（中

3、央處理器）+ GPU（圖形處理器）+ ROM（只讀存儲(chǔ)器）+ RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）+ 外部存儲(chǔ)器（TF卡、SD卡等）+ 手機(jī)屏幕 + 觸摸屏 + 話(huà)筒 + 聽(tīng)筒 + 攝像頭 + 重力感應(yīng) + 藍(lán)牙（Bluetooth）+ 無(wú)線(xiàn)連接（WiFi） + 基板+ 連線(xiàn) + 外殼。手機(jī)硬件的制造過(guò)程大致分為以下幾個(gè)階段：（1） 芯片設(shè)計(jì)。該階段主要完成手機(jī)上各類(lèi)芯片的集成電路的設(shè)計(jì)。（2） 芯片前端制造，也就是晶圓制造（或稱(chēng)硅片制造，下同），如CPU、GPU、ROM、RAM等芯片的制造，一般由上游廠家完成晶圓制造。廠家有高通、德州儀器、三星、聯(lián)發(fā)科、華為等。（3） 芯片封裝。完成晶圓的測(cè)試、晶圓減薄

4、、劃片、固晶、鍵合、封裝等工序。一般由芯片封裝廠家完成，如日月光、富士通等半導(dǎo)體封裝測(cè)試企業(yè)。（4） 器件制造。如外部存儲(chǔ)器、手機(jī)屏幕、觸摸屏、話(huà)筒、聽(tīng)筒、攝像頭、重力感應(yīng)、藍(lán)牙、無(wú)線(xiàn)連接器、PCB基板、連接線(xiàn)、外殼等部件的制造，這些器件由各類(lèi)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)完成。器件中使用的各種芯片一般由芯片制造企業(yè)完成。（5） 手機(jī)主板封裝。將各種芯片及元器件組裝到基板上構(gòu)成手機(jī)主板。主板封裝一般在手機(jī)制造廠或代工企業(yè)完成。（6） 成品組裝。將主板及一些器件組裝在手機(jī)外殼內(nèi)。一般也是由手機(jī)生產(chǎn)廠或代工企業(yè)完成。（7） 測(cè)試。包括芯片與器件測(cè)試，整機(jī)測(cè)試（包括硬件、軟件測(cè)試）。電子產(chǎn)品及零部件制造過(guò)程中的檢測(cè)工

5、作，在不同的制造階段由不同廠家完成。在電子制造中，芯片制造為技術(shù)龍頭。芯片制造包括晶圓制造、芯片測(cè)試和封裝，以及芯片成品測(cè)試3個(gè)主要步驟。晶圓制造工藝漫長(zhǎng)，但是可以分為四種基本工藝：薄膜工藝、圖形轉(zhuǎn)移工藝、摻雜工藝、其他輔助工藝等。芯片制造中的圖形轉(zhuǎn)移工藝使用最多，其中的曝光機(jī)是電子制造中所有設(shè)備中最復(fù)雜的設(shè)備，也是技術(shù)含量最高的設(shè)備。芯片測(cè)試和封裝過(guò)程是兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程。芯片測(cè)試是對(duì)晶圓上的單個(gè)芯片進(jìn)行測(cè)試。芯片封裝首先將晶圓分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立裸芯片，然后再將裸芯片安裝、固定在基板上，并將其上的I/O點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)/導(dǎo)體連接到封裝外殼引腳上，最后再用金屬、陶瓷或塑料進(jìn)行外包封。封裝好的芯片經(jīng)過(guò)成品測(cè)試

6、后就變成商品化的芯片。芯片封裝基板起著保護(hù)芯片和增強(qiáng)芯片電、熱性能的作用。目前芯片的封裝成本幾乎和芯片的制造成本相當(dāng)。從過(guò)去10年的發(fā)展情況來(lái)看，由于半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步和市場(chǎng)對(duì)微小芯片需求的急速增長(zhǎng)，芯片I/O密度越來(lái)越高，芯片尺寸、芯片引線(xiàn)間距和焊盤(pán)直徑持續(xù)減小，同時(shí)為提高生產(chǎn)效率，封裝速度也在逐漸提高，因而對(duì)封裝設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度（主要是定位精度）和運(yùn)行速度、加速度提出了更高的要求。芯片測(cè)試、封裝中的關(guān)鍵設(shè)備包括晶圓測(cè)試機(jī)、倒裝鍵合機(jī)、引線(xiàn)鍵合機(jī)等。各式各樣的芯片、元器件組裝在PCB基板上就變成具備一定功能的板卡級(jí)部件，再加上一些輔助器件、外殼就構(gòu)成了具備不同功能的電子產(chǎn)品。電子組裝基本過(guò)程

7、就是將電子元器件與PCB基板進(jìn)行互連。互連工藝由插接技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在以表面貼裝技術(shù)（SMT）為主，SMT技術(shù)極大的促進(jìn)了電子組裝的效率。表面貼裝工藝過(guò)程包括：PCB上印刷焊膏、貼裝元器件、回流焊等。SMT工藝的關(guān)鍵設(shè)備是貼片機(jī)，貼片精度、貼片速度、貼片機(jī)的適應(yīng)范圍決定了貼片機(jī)的技術(shù)能力，貼片機(jī)也決定了SMT生產(chǎn)線(xiàn)的效率。綜上所述，電子產(chǎn)品的制造可以分為三個(gè)層次。最上面一層是直接面對(duì)終端用戶(hù)的整機(jī)產(chǎn)品的制造，例如計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、各類(lèi)音視頻產(chǎn)品的制造。中間層次是種類(lèi)繁多的形成電子終端產(chǎn)品的各種電子基礎(chǔ)產(chǎn)品，包括半導(dǎo)體集成電路、電真空及光電顯示器件、電子元件和機(jī)電組件等。電子整機(jī)產(chǎn)品是由電子基礎(chǔ)產(chǎn)品

8、經(jīng)過(guò)組裝、集成而成。最下面的層次是支撐著電子終端產(chǎn)品組裝和電子基礎(chǔ)產(chǎn)品生產(chǎn)的專(zhuān)用設(shè)備、電子測(cè)量?jī)x器和電子專(zhuān)用材料，它們是整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和支撐。1.1.2 電子制造技術(shù) 總結(jié)電子產(chǎn)品的組成以及制造工藝流程，可以把電子制造技術(shù)歸納為下列技術(shù)。（1） 芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。包括半導(dǎo)體集成電路的設(shè)計(jì)技術(shù)，晶圓制造技術(shù)。（2） 微細(xì)加工技術(shù)。微納加工、微加工，以及電子制造中使用的一些精密加工技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為微細(xì)加工。微細(xì)加工技術(shù)中的微納加工基本上屬于平面集成的方法。平面集成的基本思想是將微納米結(jié)構(gòu)通過(guò)逐層疊加的方法構(gòu)筑在平面襯底材料上。另外使用光子束、電子束和離子束進(jìn)行切割、焊接、3D打印、刻蝕、濺射等

9、加工方法也屬于微細(xì)加工。（3） 互連、包封技術(shù)。芯片與基板上引出線(xiàn)路之間的互連，例如倒裝鍵合、引線(xiàn)鍵合、硅通孔（TSV）等技術(shù)，芯片與基板互連后的包封技術(shù)等，這些技術(shù)就是通常所說(shuō)的芯片封裝技術(shù)。（4） 無(wú)源元件制造技術(shù)。包括電容器、電阻器、電感器、變壓器、濾波器、天線(xiàn)等無(wú)源元件的制造技術(shù)。（5） 光電子封裝技術(shù)。光電子封裝是光電子器件、電子元器件及功能應(yīng)用材料的系統(tǒng)集成。在光通信系統(tǒng)中，光電子封裝可分為芯片IC級(jí)的封裝、器件封裝、模塊封裝、系統(tǒng)板封裝、子系統(tǒng)組裝和系統(tǒng)組裝。（6） 微機(jī)電系統(tǒng)制造技術(shù)。利用微細(xì)加工技術(shù)在單塊硅芯片上集成傳感器、執(zhí)行器、處理控制電路的微型系統(tǒng)。（7） 封裝基板技術(shù)

10、。包括PCB制造技術(shù)、陶瓷基板制造技術(shù)等。（8） 電子組裝技術(shù)。電子組裝技術(shù)就是通常所說(shuō)的板卡級(jí)封裝技術(shù)，電子組裝技術(shù)以表面組裝和通孔插裝技術(shù)為主。（9） 電子材料技術(shù)。電子材料是指在電子技術(shù)和微電子技術(shù)中使用的材料，包括介電材料、半導(dǎo)體材料、壓電與鐵電材料、導(dǎo)電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料、電磁波屏蔽材料以及其他相關(guān)材料。電子材料的制備、應(yīng)用技術(shù)是電子制造技術(shù)的基礎(chǔ)。1.1.3 電子封裝技術(shù)電子封裝與組裝是電子制造技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的共性技術(shù)，所有的電子產(chǎn)品，從一只普通電阻器到包含上億個(gè)晶體管的集成電路，從簡(jiǎn)單的只有幾個(gè)元器件的整流器到包括幾十萬(wàn)個(gè)元器件和零部件的復(fù)雜電子系統(tǒng)，無(wú)一不

11、是通過(guò)封裝與組裝技術(shù)制造出來(lái)的。在學(xué)術(shù)界更傾向于把封裝與組裝統(tǒng)一到一個(gè)名稱(chēng)下，而用層級(jí)來(lái)劃分不同領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)容。把封裝與組裝統(tǒng)一到“多級(jí)封裝”名稱(chēng)下的封裝概念，可以稱(chēng)為廣義的電子封裝，相應(yīng)的元器件封裝就是狹義的電子封裝概念了。如圖1.2所示就是學(xué)術(shù)界對(duì)電子封裝的廣義劃分。晶圓制造可以看作0級(jí)封裝。將裸芯片封裝成成品芯片看作1級(jí)封裝，主要指集成電路封裝但不限于集成電路，各種元器件包括無(wú)源元件和功能模塊或各種功能部件都需要外封裝。芯片級(jí)封裝在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中由于直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮，并且涉及與之連接的PCB基板的設(shè)計(jì)和制造，其重要性越來(lái)越受到認(rèn)可。元器件、芯片組裝到基板上看作2級(jí)封裝，即板卡級(jí)

12、封裝，在企業(yè)界普遍認(rèn)可的是“組裝”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。主要指印制電路板組裝但不限于印制電路板，其他電子零部件，例如顯示器面板、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)部件等都是通過(guò)第2層級(jí)電子封裝來(lái)完成最后的裝配。板卡級(jí)封裝目前以表面組裝(SMT)為主、通孔組裝(THT)為輔，是電子制造整機(jī)和EMS（Electronic Manufacturing Services，電子制造服務(wù)）廠商的技術(shù)核心。多個(gè)PCB組件裝到母版上就是3級(jí)封裝，即整機(jī)級(jí)封裝，在企業(yè)界一般稱(chēng)為整機(jī)組裝、整機(jī)裝連或整機(jī)裝配，通常以非永久性連接技術(shù)與機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝為主，將各種電路板卡和零部件安裝到母板或機(jī)殼、機(jī)箱等外殼中，進(jìn)而完成整機(jī)組裝。對(duì)于大部分電子產(chǎn)品而言，

13、整機(jī)級(jí)封裝核心主要在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各種零部件質(zhì)量檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化和工藝管理。圖1.2 電子封裝的層級(jí)按照上述分類(lèi)方法，本書(shū)將晶圓制造（0級(jí)封裝）、芯片測(cè)試/封裝（1級(jí)封裝）和板卡組裝（2級(jí)封裝）的主要工藝與設(shè)備作為研究對(duì)象。1.2 電子封裝專(zhuān)用設(shè)備對(duì)于現(xiàn)代電子制造而言，沒(méi)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(wú)論對(duì)于把握電子產(chǎn)業(yè)全局還是專(zhuān)注某一領(lǐng)域都是非常必要的。隨著集成電路制造工業(yè)的發(fā)展，電子封裝專(zhuān)用設(shè)備形成了完善而且獨(dú)立的門(mén)類(lèi)，具備了鮮明的特色。1.2.1 電子封裝專(zhuān)用設(shè)備的分類(lèi)按照前文所述，電子封裝可以總結(jié)為幾個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程：半導(dǎo)體芯片制造、芯片測(cè)試與封裝、基板

14、及膜電路制造、電子組裝。電子封裝設(shè)備的類(lèi)型也可以按照生產(chǎn)流程來(lái)劃分。在芯片制造與封裝、電子組裝的各個(gè)工藝階段中，幾乎每一個(gè)工序都離不開(kāi)檢測(cè)，檢測(cè)方法以非接觸的光電檢測(cè)技術(shù)為主，其中視覺(jué)檢測(cè)方法使用最多。光電檢測(cè)技術(shù)不但在生產(chǎn)工藝中使用很多，而且在電子制造設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)中大量使用。1.半導(dǎo)體制造裝備（1）晶圓制備設(shè)備，包括單晶硅制造設(shè)備、圓片整形加工研磨設(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(yàn)設(shè)備等。（2）電路設(shè)計(jì)及CAD設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)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(jī)、抗腐劑處理設(shè)備、腐蝕設(shè)備、清洗設(shè)備和各種檢驗(yàn)設(shè)備等。（4）半導(dǎo)體

15、晶圓制造設(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(kuò)散爐）、氧化設(shè)備、CVD（Chemical Vapor Deposition, 化學(xué)氣相沉積）設(shè)備、濺射設(shè)備、各種測(cè)試檢測(cè)設(shè)備和分析評(píng)價(jià)設(shè)備等。（5）芯片測(cè)試與封裝設(shè)備，測(cè)試與封裝設(shè)備包括晶圓測(cè)試設(shè)備、晶圓減薄設(shè)備、劃片設(shè)備、固晶設(shè)備、鍵合設(shè)備、塑封設(shè)備、老化設(shè)備等，成品試驗(yàn)設(shè)備包括驗(yàn)漏、測(cè)試、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備等。（6）半導(dǎo)體工程設(shè)備，包括凈化室、凈化臺(tái)、晶圓標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口箱、自動(dòng)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(cè)器）等。2 印制電路板、

16、陶瓷基板生產(chǎn)裝備包括PCB基板加工設(shè)備和陶瓷基板加工設(shè)備。兩種基板使用基礎(chǔ)材料不同，但是生產(chǎn)過(guò)程、使用設(shè)備的類(lèi)型基本相似。陶瓷基板制備是使用陶瓷燒結(jié)設(shè)備，PCB基板使用壓合設(shè)備。其他設(shè)備包括鉆孔/激光打孔成形設(shè)備、濕制程設(shè)備、絲印設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、噴錫設(shè)備、壓膜機(jī)、曝光機(jī)、顯影機(jī)、制板機(jī)、烘烤制程自動(dòng)線(xiàn)以及環(huán)境工程設(shè)備等。3. 膜電路制造設(shè)備膜電路包括薄膜和厚膜電路。薄膜電路生產(chǎn)設(shè)備與半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)備基本相同。厚膜電路生產(chǎn)設(shè)備主要包括：絲網(wǎng)印刷機(jī)、厚膜電路光刻機(jī)、燒結(jié)爐、激光調(diào)阻器等。4組裝及整機(jī)裝聯(lián)設(shè)備包括SMT焊膏印刷機(jī)、噴焊膏噴印機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、自動(dòng)插件機(jī)、貼片機(jī)、接駁臺(tái)、上下料機(jī)

17、、回流焊機(jī)、波峰焊機(jī)、選擇性波峰焊機(jī)、爐溫測(cè)量?jī)x、清洗設(shè)備、返修設(shè)備、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備(AOI)，自動(dòng)X射線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備（AXI）、環(huán)境設(shè)備、各種輔助設(shè)備（零件編帶機(jī)、鋼網(wǎng)清潔機(jī)、焊膏攪拌機(jī)、錫膏測(cè)試儀、元器件及印制電路板烤箱、錫渣還原機(jī)等）、氮?dú)庠O(shè)備、電纜加工及檢測(cè)設(shè)備等。5其他裝備（1）環(huán)境與試驗(yàn)設(shè)備。包括高低溫恒溫試驗(yàn)設(shè)備，濕熱試驗(yàn)設(shè)備、干燥（老化）試驗(yàn)設(shè)備、防護(hù)（例如防砂防塵鹽霧防水等）試驗(yàn)設(shè)備、沖擊試驗(yàn)設(shè)備、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備、無(wú)損檢測(cè)儀器、電磁兼容測(cè)試儀、力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備等。（2）超聲波設(shè)備。包括超聲波電鍍?cè)O(shè)備、超聲波清洗機(jī)、超聲波焊接設(shè)備（塑焊機(jī)、熔接機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)等）、超聲波清洗干燥機(jī)、超聲波冷

18、水機(jī)、超聲波熔斷機(jī)等。（3）激光加工檢測(cè)設(shè)備。包括激光畫(huà)線(xiàn)機(jī)、激光雕刻機(jī)、激光焊接機(jī)、激光切割機(jī)、激光打孔機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光剝線(xiàn)機(jī)、激光測(cè)距儀等。（4）專(zhuān)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(dòng)螺絲刀等。1.2.2 電子封裝關(guān)鍵設(shè)備及其組成形式1. 電子封裝專(zhuān)用設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備在眾多門(mén)類(lèi)的電子封裝設(shè)備中有一些關(guān)鍵設(shè)備。半導(dǎo)體芯片制造中的關(guān)鍵設(shè)備是光刻機(jī)。芯片測(cè)試、封裝工藝過(guò)程中的典型設(shè)備是晶圓測(cè)試設(shè)備、芯片鍵合設(shè)備。電子組裝工藝中的關(guān)鍵設(shè)備包括全自動(dòng)焊料涂覆機(jī)（包括絲網(wǎng)印刷機(jī)、焊膏噴印機(jī)）、貼片機(jī)和回流焊設(shè)備等。在電子產(chǎn)品制造中大量使用的激光加工設(shè)備、AOI（Au

19、tomatic Optic Inspection，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）設(shè)備和電子顯微檢測(cè)設(shè)備也是非常重要的設(shè)備。光刻機(jī)、晶圓測(cè)試機(jī)、芯片鍵合機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、貼片機(jī)、AOI、激光加工設(shè)備等光機(jī)電一體化設(shè)備的設(shè)計(jì)制造技術(shù)橫跨電子、機(jī)械、自動(dòng)化、光學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等眾多學(xué)科，涉及精密光電子、高速高精度控制、精密機(jī)械加工、計(jì)算機(jī)集成制造等核心技術(shù)，是典型的光機(jī)電一體化設(shè)備。集成電路制造和電子組裝是電子制造行業(yè)中最關(guān)鍵、規(guī)模最大的兩個(gè)產(chǎn)業(yè)，光刻機(jī)與貼片機(jī)分別是集成電路制造和電子組裝的關(guān)鍵設(shè)備，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(gè)國(guó)家或地區(qū)的半導(dǎo)體制造和電子整機(jī)制造能力和水平的標(biāo)志。光刻機(jī)

20、、高速多功能貼片機(jī)等電子封裝關(guān)鍵設(shè)備的研制對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)由電子制造大國(guó)向電子制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。2.電子封裝專(zhuān)用設(shè)備中典型設(shè)備的組成及其關(guān)鍵技術(shù)上述電子封裝中的關(guān)鍵設(shè)備可以分為兩類(lèi)。一類(lèi)是利用能量束進(jìn)行微加工或顯微設(shè)備，如光刻機(jī)、激光加工設(shè)備、AOI、AXI等光電顯微或加工設(shè)備。另一類(lèi)設(shè)備是微操作設(shè)備，就是利用機(jī)械手采用吸附或夾持方法將工件進(jìn)行位置轉(zhuǎn)移操作。微操作的典型設(shè)備包括晶圓測(cè)試設(shè)備、芯片鍵合機(jī)、貼片機(jī)、MEMS器件微組裝設(shè)備等。微加工設(shè)備和微操作設(shè)備的共同特點(diǎn)是工作時(shí)工作臺(tái)與工作頭部件都需要準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米或納米級(jí)，對(duì)準(zhǔn)時(shí)間在幾個(gè)到幾十毫秒間。精密對(duì)準(zhǔn)技術(shù)在電子封裝設(shè)備中大

21、量使用，對(duì)準(zhǔn)操作的例子有：（1） 投影式曝光時(shí)需要將掩模版、晶圓分別與掩模臺(tái)、晶圓工作臺(tái)對(duì)準(zhǔn)，然后掩模臺(tái)再與晶圓工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)。晶圓重復(fù)曝光時(shí)需要反復(fù)的位置對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到納米級(jí)或亞納米級(jí)。（2） 晶圓測(cè)試系統(tǒng)探針測(cè)試卡與晶圓的對(duì)準(zhǔn)操作，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米級(jí)。飛針在線(xiàn)測(cè)試儀測(cè)試成品組裝電路時(shí)探針與焊盤(pán)的對(duì)準(zhǔn)精度在10微米左右。（3） 芯片倒裝鍵合時(shí)，首先將芯片上的凸點(diǎn)與基板上的焊盤(pán)對(duì)準(zhǔn)，然后進(jìn)行鍵合操作，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米級(jí)。（4） 芯片與基板采用引線(xiàn)鍵合方式互連時(shí)，引線(xiàn)鍵合劈刀與芯片焊盤(pán)要快速對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米級(jí)。（5） 晶圓加工、芯片封裝、基板制造采用激光焊接、切割、打孔加工方法時(shí)，

22、都是先對(duì)準(zhǔn)加工位置再加工，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米級(jí)。（6） 全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)工作時(shí)網(wǎng)板與基板首先要對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到微米級(jí)。（7） 貼片時(shí)貼裝元件引腳必須與PCB基板上焊盤(pán)對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度110微米。因?yàn)楣ぷ黝^不能接觸工件，并且需要快速對(duì)準(zhǔn)，上述對(duì)準(zhǔn)操作都采用非接觸的視覺(jué)識(shí)別技術(shù)或者其他光電檢測(cè)技術(shù)以達(dá)到快速、高精度對(duì)準(zhǔn)的目的。微細(xì)加工和微操作設(shè)備是電子制造裝備中的核心設(shè)備，盡管它們的功能不同、結(jié)構(gòu)形式各異，但是它們有著相似的組成形式。如圖1.3所示，微細(xì)加工和微操作設(shè)備基本組成包括：加工刀具或能量束系統(tǒng)，多自由度宏動(dòng)+精密微動(dòng)工作臺(tái)，高速、高精度移動(dòng)的夾持機(jī)械手或工具，對(duì)位檢測(cè)系統(tǒng)，高剛度基座，良好

23、的人機(jī)交互系統(tǒng)。圖1.3 電子制造設(shè)備系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式（1） 精密位移工作臺(tái)。主要部件包括高剛度的工作臺(tái)，以及支持工作臺(tái)的導(dǎo)軌系統(tǒng)，導(dǎo)軌系統(tǒng)主要為精密無(wú)摩擦式氣浮或磁浮導(dǎo)軌，或者摩擦系數(shù)較小的滾動(dòng)導(dǎo)軌；工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大行程高精度位移，或者精密微位移。為防止熱變形的影響一般以大理石做工作臺(tái)，并且機(jī)床的基座需要做較高要求的減震設(shè)計(jì)。目前，高精度、高速位移的直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)基本上都采用直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，減少了機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度。曝光機(jī)的工作臺(tái)采用宏動(dòng)加微動(dòng)工作臺(tái)的方式，實(shí)現(xiàn)更高精度的位移。（2） 機(jī)架或基座。機(jī)架或基座采用輕質(zhì)、高剛度結(jié)構(gòu)。對(duì)振動(dòng)需要嚴(yán)格控制的系統(tǒng)，例如光刻機(jī)晶圓承片臺(tái)基

24、座，需要使用氣浮等隔震裝置，用大理石做基座。（3） 高速、高定位精度的夾持機(jī)械手或工具。例如貼片機(jī)的貼片頭系統(tǒng)，引線(xiàn)鍵合機(jī)的鍵合頭等，它們都有著較高的運(yùn)動(dòng)速度和定位精度。（4） 能量源、聚焦掃描系統(tǒng)。能量源可以是激光光源、電子束、離子束、X射線(xiàn)等能量源。聚焦掃描系統(tǒng)用于能量束的匯聚與掃描加工。典型設(shè)備如光刻機(jī)、電子束曝光/刻蝕機(jī)、離子束曝光/刻蝕機(jī)、激光劃片機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、激光打孔機(jī)、激光調(diào)阻機(jī)等。（5） 對(duì)位檢測(cè)系統(tǒng)。利用光電或視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)工件、工具之間的對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)方法包括雙目顯微鏡對(duì)準(zhǔn)、利用散射光的暗場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)、視頻圖像對(duì)準(zhǔn)、相位光柵TTL對(duì)準(zhǔn)、雙光束TTL對(duì)準(zhǔn)、雙焦點(diǎn)

25、對(duì)準(zhǔn)方式等。隨著微電子產(chǎn)品對(duì)光刻分辨力要求的逐漸提高，人們逐漸發(fā)展和完善了莫爾條紋對(duì)準(zhǔn)、干涉全息或外差干涉全息對(duì)準(zhǔn)和混合匹配及粗、精對(duì)準(zhǔn)等技術(shù)。以視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)系統(tǒng)為例，視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工件特征的識(shí)別與測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果由控制系統(tǒng)處理，再由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成刀具（或工作頭）與工件的對(duì)準(zhǔn)。（6） 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。高速、高精度直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)大部分采用直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，例如貼片機(jī)橫梁上貼片頭的驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)精度較低時(shí)采用直流/交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)加滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)精度高低分別選用全閉環(huán)、半閉環(huán)和開(kāi)環(huán)形式。（7） 檢測(cè)與傳感系統(tǒng)。各種物理量的檢測(cè)與計(jì)量，

26、將測(cè)量信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。例如壓力、位移、溫度、電流、電壓等信號(hào)的檢測(cè)。（8） 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)管理設(shè)備的正常運(yùn)行和產(chǎn)品制造過(guò)程，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成。上位機(jī)發(fā)出各種指令，控制計(jì)算機(jī)接受上位機(jī)的指令和各種傳感器的反饋信息，并控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。1.2.3 電子封裝專(zhuān)用設(shè)備共性基礎(chǔ)技術(shù)光刻機(jī)、晶圓測(cè)試機(jī)、芯片鍵合機(jī)、貼片機(jī)、激光加工設(shè)備等電子封裝專(zhuān)用設(shè)備代表著當(dāng)今工業(yè)制造的最高水平。這些設(shè)備基本上都是光機(jī)電一體化設(shè)備，其技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、信息處理與控制等多學(xué)科相互滲透、相互融合而形成的光機(jī)電一體化技術(shù)。概括起來(lái)，電子封裝專(zhuān)用設(shè)備的共性基

27、礎(chǔ)技術(shù)如下。1. 光學(xué)技術(shù)光學(xué)技術(shù)包括光子束的產(chǎn)生與傳播技術(shù)、光子束加工應(yīng)用技術(shù)等。光子束既可以用于檢測(cè)也可以應(yīng)用于加工。光學(xué)技術(shù)在電子封裝中最典型應(yīng)用就是光刻工藝中的光刻曝光、激光加工及光學(xué)檢測(cè)。光刻技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了半導(dǎo)體制造水平的提高。曝光波長(zhǎng)由幾百納米變?yōu)?3.5納米，半導(dǎo)體制程也就從微米級(jí)變?yōu)榧{米級(jí)。激光加工系統(tǒng)在電子封裝工藝中具有廣泛的應(yīng)用，包括切割、打孔、打標(biāo)、焊接、熱處理、雕刻、表面清洗、快速成型等。此外，光學(xué)技術(shù)也用于通信、精密計(jì)量測(cè)試（激光測(cè)距、激光瞄準(zhǔn)、激光制導(dǎo)）等。在傳感器方面，利用光子技術(shù)制作的傳感器具有精密、準(zhǔn)確、快速、高效、非接觸測(cè)量等特點(diǎn)。2. 精密機(jī)械技術(shù)電

28、子封裝專(zhuān)用設(shè)備中包含大量的光機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)是光機(jī)電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是光電系統(tǒng)的載體。光機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械系統(tǒng)以精密機(jī)械技術(shù)為主。機(jī)械技術(shù)是關(guān)于機(jī)械的機(jī)構(gòu)以及利用這些機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的技術(shù)，它是所有電子封裝裝備技術(shù)的基礎(chǔ)。機(jī)械系統(tǒng)的合理性直接影響到控制的復(fù)雜程度以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。電子封裝裝備的高速與高精度等特點(diǎn)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造技術(shù)也提出了更高的要求。機(jī)械技術(shù)只有不斷地采用新材料、新工藝、新原理、新機(jī)構(gòu)才能滿(mǎn)足電子封裝裝備技術(shù)的要求。比如曝光機(jī)的晶圓臺(tái)、掩模臺(tái)都是精密機(jī)械的典型應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)掩模版與晶圓的準(zhǔn)確對(duì)位，工作臺(tái)需要多自由度的運(yùn)動(dòng)，并且位移精度要達(dá)到亞納米級(jí)。3.計(jì)算

29、機(jī)與信息處理技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策等，實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī)。在電子封裝裝備中，計(jì)算機(jī)與信息處理裝置控制整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，信息處理是否正確、及時(shí)，直接影響到系統(tǒng)工作的質(zhì)量和效率，因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用和信息處理技術(shù)已成為促進(jìn)電子封裝裝備產(chǎn)品發(fā)展的最活躍的因素。人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)。信息處理的能力和水平直接影響到電子封裝裝備系統(tǒng)工作的質(zhì)量和效率。4. 檢測(cè)與傳感技術(shù)在電子封裝工藝裝備中大量使用各種檢測(cè)與傳感器。檢測(cè)與傳感裝置是電子制造裝備的“感覺(jué)器官”，它

30、將傳感器變換的電信號(hào)輸送到信息處理部分進(jìn)行處理。電子封裝裝備中，傳感器將位移、速度、加速度、力、角度、角速度、角加速度、距離等機(jī)械運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)換成兩極板之間的電容量、應(yīng)變引起的電阻變化、磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)頻率變化、光與光的傳播、聲音的傳播等其他物理量，最終轉(zhuǎn)化成電壓或者頻率信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)裝置反饋給控制與信息處理裝置，因此檢測(cè)與傳感是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 5. 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)包括成像技術(shù)與機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)的基礎(chǔ)是圖像識(shí)別。圖像識(shí)別是以圖像的主要特征為基礎(chǔ)的。數(shù)字圖像識(shí)別主要是研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和相互關(guān)系，識(shí)別出目標(biāo)對(duì)象的類(lèi)別，從而理解圖像的含義。它囊括了使用數(shù)

31、字圖像處理技術(shù)的很多應(yīng)用項(xiàng)目，例如光學(xué)字符識(shí)別（OCR）、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、人臉識(shí)別、自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)圖像和地貌圖像的自動(dòng)判讀理解等。電子封裝工藝中大量使用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行機(jī)械定位或制造質(zhì)量的快速檢測(cè)。6. 自動(dòng)控制技術(shù)在光機(jī)電一體化系統(tǒng)中，自動(dòng)控制技術(shù)包括自動(dòng)控制理論、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、可靠運(yùn)行等方面的內(nèi)容。自動(dòng)控制對(duì)象包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正、補(bǔ)償?shù)?。由于?jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越多地與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)聯(lián)系在一起，成為電子制造裝備中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。7伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要研究對(duì)象是伺服驅(qū)動(dòng)單元及其驅(qū)動(dòng)裝置。伺服驅(qū)動(dòng)單元有電動(dòng)、氣動(dòng)

32、、液壓等多種類(lèi)型，電子封裝裝備產(chǎn)品中多數(shù)采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、電液馬達(dá)等，需要高速、精密移動(dòng)的工作系統(tǒng)普遍使用直線(xiàn)電機(jī)及氣?。ɑ虼鸥。┑倪\(yùn)動(dòng)單元。驅(qū)動(dòng)裝置目前多采用電力電子器件及集成化功能電路。伺服驅(qū)動(dòng)裝置是計(jì)算機(jī)控制器和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口，它將電能、氣壓能、液壓能轉(zhuǎn)化為執(zhí)行機(jī)構(gòu)作直線(xiàn)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。伺服驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)電子封裝裝備的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等具有決定性的影響。8. 熱控制技術(shù)在電子封裝裝備中熱的控制方式有兩種基本熱控制類(lèi)別：熱作為一種能量在制造工藝中應(yīng)用和熱作為設(shè)備或者電路工作中一種有害“副產(chǎn)品”的治理。在電子封裝工藝系統(tǒng)中需要加熱設(shè)備，也需要散熱設(shè)備。

33、熱通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射3種方式進(jìn)行傳遞。需要加熱的工藝設(shè)備，在加熱時(shí)要提高熱效率，準(zhǔn)確控制溫度和熱量，達(dá)到工藝目標(biāo)；需要散熱的工藝設(shè)備，散熱設(shè)計(jì)要考慮提高散熱效率，將熱影響控制在可接受的范圍。高精度的電子封裝裝備，其結(jié)構(gòu)的熱變形對(duì)系統(tǒng)精度影響較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮熱變形的影響。9系統(tǒng)集成技術(shù)按照系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法，將總體分解成互為有機(jī)聯(lián)系的若干個(gè)功能子單元，再以功能單元為子系統(tǒng)進(jìn)行分解，直到找出一個(gè)可以具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，然后對(duì)各種技術(shù)方案的組合進(jìn)行評(píng)估、選優(yōu)。系統(tǒng)集成技術(shù)包括的內(nèi)容豐富，其中接口技術(shù)是最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，光機(jī)電一體化系統(tǒng)的集成就是研究接口的技術(shù)

34、。接口包括機(jī)械接口、電氣接口、人機(jī)接口、環(huán)境接口等。10制造環(huán)境技術(shù)環(huán)境對(duì)電子封裝的影響和重要性，是隨著近代電子科技的發(fā)展和電子產(chǎn)品普及逐漸為人們所認(rèn)識(shí)的。通常電子封裝裝備所處的環(huán)境要求包括溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、振動(dòng)、空氣清潔度等。環(huán)境技術(shù)條件的變化對(duì)電子產(chǎn)品制造質(zhì)量的影響非常巨大。例如，電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠房潔凈度與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，就是在一系列的質(zhì)量故障中總結(jié)出來(lái)的。電子封裝中由于靜電危害造成的損失占產(chǎn)品總量10%左右。以芯片制造環(huán)境要求為例，加工半導(dǎo)體芯片要求級(jí)別最高的潔凈室，也稱(chēng)為超凈室，要求包括：1m3中粒徑在0.1m以上的浮游微粒數(shù)在10個(gè)以下（ISO1級(jí)）；溫度保持在23±0

35、.5；濕度保持在45±5%；污染氣體分子保持在十億分之一以下。為了確保超凈室的清潔度，要使用夠?yàn)V掉99. 9999%以上的微粒的化學(xué)過(guò)濾器。環(huán)境的溫度變化和振動(dòng)會(huì)損害曝光機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度。為了保證曝光機(jī)的納米級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度，需要嚴(yán)格控制曝光機(jī)工作環(huán)境的溫度變化，并對(duì)曝光機(jī)安裝基礎(chǔ)進(jìn)行隔振處理。由于環(huán)境對(duì)電子封裝的影響是隱蔽的、持續(xù)的、累積的，因而造成的損失往往是令人吃驚的。而對(duì)于制造環(huán)境的了解和重視，獲得的回報(bào)也是豐厚的。1.3 電子封裝專(zhuān)用設(shè)備的特點(diǎn)及其發(fā)展1.3.1 現(xiàn)代電子封裝專(zhuān)用設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)入2014年后，使用13.5nm波長(zhǎng)極紫外曝光技術(shù)使得半導(dǎo)體制造的特征值已邁入10-20納米范

36、圍。2014年9月英特爾正式發(fā)布了Core-M 14nm處理器，這宣布半導(dǎo)體制造的先進(jìn)代表水平由22nm-28nm制程變?yōu)?0-14nm制程。半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步意味著以曝光機(jī)、引線(xiàn)鍵合機(jī)、貼片機(jī)為代表的電子制造設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)又進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段?，F(xiàn)代電子封裝裝備中的光刻機(jī)、引線(xiàn)鍵合機(jī)、貼片機(jī)等設(shè)備是當(dāng)今制造裝備中的典型代表。它們是高精度、高速度、高度技術(shù)集成的大批量制造裝備。例如光刻機(jī)的晶圓、掩模工作臺(tái)位移控制精度達(dá)到了納米或亞納米級(jí)精度，已經(jīng)達(dá)到了所有設(shè)備移動(dòng)精度控制的極限。引線(xiàn)鍵合機(jī)的鍵合頭、貼片機(jī)的貼片頭是高速、高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備的典范。高速、高精度運(yùn)動(dòng)給設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、檢測(cè)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制

37、帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。電子封裝裝備技術(shù)的進(jìn)步極大的促進(jìn)了電子制造工藝技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代電子封裝裝備的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，可以用“四高四化”來(lái)概括，即高精度、高效率、高度集成、高投入、柔性化、智能化、綠色化、多樣化。1.3.2 國(guó)內(nèi)電子封裝裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀在電子封裝行業(yè)中光刻機(jī)和貼片機(jī)的技術(shù)水平以及使用數(shù)量能衡量一個(gè)企業(yè)的制造水平，這些設(shè)備的制造能力也是衡量一個(gè)國(guó)家的電子制造裝備水平。目前，國(guó)際上以ASML公司為代表，光刻機(jī)的制造水平能滿(mǎn)足12英寸晶圓光刻工藝需求、特征值為1020nm芯片的制造。在未來(lái)的13年內(nèi)光刻機(jī)的制造水平將轉(zhuǎn)換為18英寸和10nm制程。我們國(guó)家在光刻機(jī)設(shè)備研制中，以上海微電子裝備有限

38、公司為代表，他們研制的光刻機(jī)的制造水平能滿(mǎn)足2-8英寸晶圓光刻工藝需求，特征值為90nm2000nm芯片的制造。在電子組裝行業(yè)目前普遍使用表面貼裝技術(shù)。目前，日、美等發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上的電子產(chǎn)品采用了SMT。其中，網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子領(lǐng)域是主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其他應(yīng)用領(lǐng)域還包括汽車(chē)電子、醫(yī)療電子等。SMT生產(chǎn)線(xiàn)主要包括以下幾種設(shè)備：貼片機(jī)、印刷機(jī)、SPI（錫膏檢測(cè)儀）、波峰焊設(shè)備、回流焊設(shè)備、AOI檢測(cè)設(shè)備、X-Ray檢測(cè)設(shè)備、返修工作站等。涉及的技術(shù)包括：貼裝技術(shù)、焊接技術(shù)、半導(dǎo)體封裝技術(shù)、組裝設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)、電路成形工藝技術(shù)、功能設(shè)計(jì)模擬技術(shù)等。國(guó)內(nèi)在絲網(wǎng)印刷機(jī)、回流焊、AOI（自動(dòng)光學(xué)檢

39、測(cè)）設(shè)備等環(huán)節(jié)取得巨大進(jìn)步，而在主流的SMT生產(chǎn)線(xiàn)中看不到一臺(tái)國(guó)產(chǎn)的高速高精度的貼片機(jī)。貼片機(jī)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、高精度、全自動(dòng)貼放元器件的設(shè)備，關(guān)系到SMT生產(chǎn)線(xiàn)的效率與精度，是最關(guān)鍵、最復(fù)雜的設(shè)備，通常占到整條SMT生產(chǎn)線(xiàn)投資的60%以上。目前，貼片機(jī)已從早期的低速機(jī)械貼片機(jī)發(fā)展為高速光學(xué)對(duì)中貼片機(jī)，并向多功能、柔性化、模塊化發(fā)展。主要制造商包括：ASMPT（ASMPT于2011年收購(gòu)西門(mén)子旗下的SIPLACE貼裝設(shè)備部）、松下、環(huán)球、富士、雅馬哈、JUKI、三星等。國(guó)內(nèi)企業(yè)在印刷、焊接、檢測(cè)等環(huán)節(jié)已涌現(xiàn)出較有實(shí)力的企業(yè)，如日東、勁拓的焊接設(shè)備，凱格的印刷機(jī)，神州視覺(jué)的AOI檢測(cè)設(shè)備，日聯(lián)的X

40、-Ray檢測(cè)設(shè)備等。1.3.3 電子封裝裝備的發(fā)展趨勢(shì)電子產(chǎn)品制造的一個(gè)基礎(chǔ)是各種電子元器件的制造技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子元器件技術(shù)也在不斷進(jìn)步，新型電子元器件層出不窮。新型電子元器件的發(fā)展趨勢(shì)是高頻化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、響應(yīng)速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能、組件化、復(fù)合化、模塊化和智能化。元器件的功能與結(jié)構(gòu)的改變促進(jìn)了元器件制造技術(shù)的進(jìn)步。電子產(chǎn)品制造的另一個(gè)基礎(chǔ)是電子元器件的組裝技術(shù)。電子元器件的組裝技術(shù)的進(jìn)步是提高電子產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低制造成本的主要途徑。電子元器件的組裝方式又促進(jìn)了電子元器件、基板的制造技術(shù)，也推進(jìn)了電子組裝設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步。例如表面組裝技

41、術(shù)促進(jìn)了電子元器件的結(jié)構(gòu)變化，極大地提高了電子組裝的效率。1. 半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了制造裝備的變革半導(dǎo)體芯片制造中目前普遍使用直徑為12（300mm）英寸晶圓。為了提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本，18英寸（450mm）晶圓是最好的選擇。隨之而來(lái)的是所有晶圓制造裝備都需要重新設(shè)計(jì)以適應(yīng)18英寸晶圓制程。當(dāng)前利用極紫外（EUV）光刻技術(shù)，半導(dǎo)體芯片制造的特征值（線(xiàn)距或線(xiàn)寬）正從22納米過(guò)渡到1014nm。2015年IBM公司宣布利用硅鍺（SiGe）溝道晶體管和極紫外（EUV）光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了7nm芯片，這一級(jí)別的芯片技術(shù)在未來(lái)支持大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和移動(dòng)產(chǎn)品中，有望提升50%的功效，并帶來(lái)50%的性能

42、提升。人們對(duì)半導(dǎo)體芯片特征值的追求將極大的促進(jìn)光刻技術(shù)工藝與設(shè)備的發(fā)展。2. 芯片封裝形式的變化促進(jìn)封裝設(shè)備的更新?lián)Q代封裝形式發(fā)展的方向是單位面積或單位體積內(nèi)容納更多的I/O管腳數(shù)或者更多的集成電路數(shù)。目前，以傳統(tǒng)的芯片封裝技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展了晶圓級(jí)封裝（WLP）技術(shù)、疊層封裝技術(shù)、系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）技術(shù)、3維封裝技術(shù)等。例如使用倒裝芯片、球柵陣列方式可以提高單位面積的I/O管腳數(shù)，采用三維封裝技術(shù)可以提高單位體積內(nèi)的集成電路容量；另外一個(gè)技術(shù)是解決芯片封裝的效率問(wèn)題，解決方法是晶圓級(jí)封裝，也就是在劃片之前在晶圓上制造出I/O管腳然后再分離成單個(gè)芯片。傳統(tǒng)的芯片封裝工藝中，芯片與基板的互連主要采

43、用引線(xiàn)鍵合工藝，晶圓級(jí)封裝（WLP）、疊層封裝、系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）和3維封裝中芯片與基板，芯片與芯片的連接普遍采用倒裝鍵合和TSV（硅通孔）技術(shù)。封裝工藝技術(shù)的進(jìn)步促使原有設(shè)備的發(fā)展，同時(shí)催生出許多新型設(shè)備。3. 半導(dǎo)體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合趨勢(shì)明顯隨著電子產(chǎn)品體積日趨小型化、功能日趨多樣化、元件日趨精密化，半導(dǎo)體封裝與表面貼裝技術(shù)的融合已成大勢(shì)所趨。目前，半導(dǎo)體廠商已開(kāi)始應(yīng)用高速表面貼裝技術(shù)，而表面貼裝生產(chǎn)線(xiàn)也綜合了半導(dǎo)體的一些應(yīng)用，傳統(tǒng)的裝配等級(jí)界限日趨模糊。技術(shù)的融合發(fā)展也帶來(lái)了眾多已被市場(chǎng)認(rèn)可的產(chǎn)品。比如，環(huán)球儀器子公司Unovis Solutions的直接晶圓供料器，即為表面貼裝與半導(dǎo)體裝配融合提供了良好的解決方案。貼片機(jī)的貼裝速度方面，代表全球貼片機(jī)先進(jìn)水平的ASMPT公司的SIPLACEX4iS，貼裝速度達(dá)到150000CPH，實(shí)際貼裝節(jié)拍0.024秒/點(diǎn)。JEITA（日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）電子組裝技術(shù)委員會(huì)在2013年組裝技術(shù)路線(xiàn)圖中預(yù)計(jì)，隨著消費(fèi)者對(duì)中低端電子產(chǎn)品需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，超大量生產(chǎn)的要求有望使貼片機(jī)的貼裝速度在2016年達(dá)到160000CPH（0.0225秒/點(diǎn)），2022年達(dá)到240000CPH（0.015秒/點(diǎn)）。芯片級(jí)封裝器件的貼裝速度將從2012年的3600CPH提升至2016年的3800CPH、