半导体封测了解与MES系统

　　集成电路，简称IC，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路，集成电路产业是现代信息技术的基石。

　　集成电路按照产业链可分为：设计、制造、封装、应用四个部分。其中芯片设计亦可称为超大规模集成电路(VLSI)设计，其流程涉及对电子器件(例如晶体管、电阻器、电容器等)、器件间互连线模型的建立;芯片制造工艺包括光刻、刻蚀、氧化沉积、注入、扩散和平坦化等过程。

　　从实际经营的角度分析，集成电路产业链是以电路设计为主导，由电路设计公司设计出集成电路，然后委托芯片制造厂生产晶圆，再委托封装厂进行集成电路封装及测试，然后销售给电子整机产品生产企业。

　　IC的封装形式

　　Package封装体，指的是芯片和不同类型的框架和塑封体形成的不同外形的封装体。ICPackage种类很多，可以按以下标准分类。按封装材料划分：金属封装、陶瓷封装、塑料封装；按照和PCB板连接方式分：PTH封装和SMT封装；按照封装外形可分为：SOT、SOIC、TSOP、QFN，QFP、BGA、CSP等。金属封装，主要用于军工和航天技术，无商业化产品。陶瓷封装优于金属封装也用于军事产品，占少量商业化市场。塑料封装用于消费电子，因为其成本低、工艺简单、可靠性高占有绝大部分的市场份额。

　　芯片封装主要的原材料：晶圆、引线框架、金线、银浆，封塑料/环氧树脂.

　　芯片封装设备

　　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。

　　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。

　　还有各类缺陷检测设备（包括测试机，分选机，控针台等），装片机，引线键合设备，注塑机，切筋成型设备等。

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　　芯片封装工艺流程

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　　封装工艺流程一般可以分为两个部分，用塑料封装之前的工艺步骤成为前段操作，在成型之后的工艺步骤成为后段操作:

　　芯片封装技术的基本工艺流程：晶圆减薄->硅片切割->芯片贴装->芯片互联->成型技术->去飞边毛刺->切筋成型->上焊锡打码->终测等工序

　　A，晶圆减薄：硅片的背面减薄技术主要有磨削，研磨，化学机械抛光，干式抛光，电化学腐蚀，湿法腐蚀，等离子增强化学腐蚀，常压等离子腐蚀等

　　B，芯片切割：先划片后减薄：在背面磨削之前将硅片正面切割出一定深度的切口，然后再进行背面磨削。减薄划片：在减薄之前，先用机械或化学的方式切割处切口，然后用磨削方法减薄到一定厚度之后采用ADPE腐蚀技术去除掉剩余加工量实现裸芯片的自动分离。

　　C，芯片贴装：方式有四种：共晶粘贴法，焊接粘贴法，导电胶粘贴法，和玻璃胶粘贴法。

　　D，芯片互连：将芯片焊区与电子封装外壳的I/O或基板上的金属布线焊区相连接，只有实现芯片与封装结构的电路连接才能发挥已有的功能。常见的方法有，打线键合，载在自动键合（TAB）和倒装芯片键合。

　　E，塑料封装：主要技术有转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术。但最主要的技术是转移成型技术，转移技术使用的材料一般为热固性聚合物。

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　　芯片封测智能制造MES关注点

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　　芯片封测行业制程管理同其他行业生产制有类似点，也有行业特殊性，主要表现在：

　　设备复杂，精密度高，自动化程度高；

　　检测环节多，检测数据量大；

　　质量追溯要求高；

　　半成品外观小，形状差不多，在生产流转过程中极易搞错。

　　半导体行业MES系统除了实现常规设备联网、OEE分析、高级排产、上料防错、设备管理、工序汇报、电子看板、SPC质量分析外还需要关注以下内容：

　　MES中对程序下载，上料核对提出更高要求，须自动进行TrackIn和TrackOut操作；自动检测MESRecipe是否与机台匹配，并自动远程下载Recipe到机台；须将LotID、片数、SlotID等信息自动发给机台；须自动控制机台生产，自动采集机台参数，自动收集机台状态等等。这样可以减少人为操作机台的状况，简化人员操作流程，避免误操作，提高现场的生产效率。

　　MES系统须对接设备，进行配方及其RecipeBody内容进行有效的存储、管理和控制。实现配方自动选择、自动加载、自动校验，能够极大的降低生产加工过程的用错配方的概率，极大的降低操作员的工作强度。

　　MES须支持多种数据采集方式，由于封装设备普通价格高昂，安全性要求较高，协议开放可能受到相关限制，除了能直接采集设备PLC数据，还能从各设备工控电脑上自动读取各类数据文件，包括检验数据，以便实现设备状态监控、

　　MES系统须对相关原材料如银浆、环氧树脂进行回温管理。

　　MES系统对质量追溯要求更高，如检测数据（含结构化数据，检测数量，AOI、X-ray图像提取采集和追溯，追溯颗粒度要精细到LotID,SlotID，还需从产成品追溯至晶圆ID，材料批次，这都考验MES数据存储和处理能力。

　　原材料，半成品流转所需载具管理及各环节交接，上料条码应用。