半导体生产流程由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试组成。所谓封装测试其实就是封装后测试,把已制造完成的半导体元件进行结构及电气功能的确认,以保证半导体元件符合系统的需求的过程称为封装后测试。对此,仪器信息网特通过公开文件了解到池州华宇电子科技有限公司年产 100 亿只高可靠性集成电路芯片先进封装测试产业化项目情况。
据了解,池州华宇电子科技股份有限公司投资 15800 万元在池州市经济技术开发区凤凰大道与前程大道交叉口新建“年产 100 亿只高可靠性集成电路芯片先进封装测试产业化项目”,项目占地面积 65 亩,中心坐标为东经 117.543982°, 北纬 30.705040°。建设主体工程1#厂房,配套建设办公楼、科研楼、宿舍楼等辅助工程以及储运工程、公用工程和环保工程等,购置切割机、研磨机、键合机、焊线机、 编带机、成型机、镀锡设备、双轨机、塑封压机等半导体自动化设备,建设高性能高可靠性集成电路芯片封装测试生产线,形成年产 100 亿只集成电路线宽小于等于 0.8 微米集成电路芯片封测能力。项目分两期建设,一期建设3条镀锡(自动)生产线,形成年产 50 亿只集成电路线宽小于等于 0.8 微米集成电路芯片封测能力;二期建设 3 条镀锡(1 条挂镀)生产线,形成年产 50 亿只集成电路线宽小于等于 0.8 微米集成电路芯片封测能力。该项目配置清单和工艺流程详情如下,
主要配套设备一览表
主要工艺流程及产污环节:
本项目主要是将待封装的芯片进行封装、镀锡、测试。本项目一期工程主体工艺 流程如下。
①主体工艺:
项目主体生产工艺流程及产污环节图
工艺流程说明:
磨划片:通过研磨机将芯片磨至需要的厚度,磨片过程中用纯水冲洗,磨片完成后进行切割,切割完成后用纯水冲洗,磨划过程会产生少量废水 W1 与固废 S4;
粘片:目的是将单个的芯片固定在基材(引线框架/基板)上。该过程采用导电胶进行粘片,导电胶的成分为树脂和银粉。粘片过程会产生少量废引线基材 S1;
键合:接线温度 T=120-200℃,接线时间 t=0.5-1 秒。在压力和超声波键合的共同作用下,利用高纯度的金丝或铜丝把芯片上电路的外接点和引线(框架管脚)通过引线键合的方法连接起来。该过程主要产生少量废金属 S2(废铜线等)。
塑封:采用环氧树脂塑封材料将部分框架和焊线后的芯片封装,对组装件进行保护,该过程在自动塑封机内完成,主要产生少量废胶渣 S3。塑封过程中树脂熔融状态会产生有机废气 G1。
激光打标:采用激光机,在相应部位打上标记。激光机在打标过程会产生有机废气 G2 和粉尘 G1。
表面处理:采用电镀流水线进行无铅镀锡处理。
切筋:镀锡后的元件通过引线连在一起,因此需要将引线切断,以将整条元件分割成单片。切筋后形成的单片,即为封装完成的集成电路。该过程主要产生边角料 S6。
测试、检验:对封装完成的单片进行测试以及抽检。该过程产生的不合格品将返工。
包装:对测试、检验合格品进行包装入库。
②镀锡工艺:
项目镀锡工艺流程及产污环节图
工艺流程明:
高温软胶(高温蒸煮槽):电子元器件在塑封时会溢出多余的环氧树脂毛刺、飞边,故需要使用化学去毛刺溶液,在 60-100℃温度下浸泡,使毛刺或飞边溶胀、溶解、 软化,以便接下来使用高压水喷射彻底去除。化学去毛刺溶液的主要成分是氢氧化钾、杂环酮类衍生物、聚乙二醇、醚类衍生物,产品浸泡后需要用水清洗,清洗时会有废水 W2-1 产生(碱性废水)。
高压水去胶:通过增压系统加压自来水,使自来水压力达到 200-500kgf/cm2,用来去除已软化或松动的毛刺或飞边,产生废水 W2-2 定期处理循环利用。
去氧化:去除产品表面的氧化物,使镀层与基材有良好的结合力。使用的化学品是过硫酸钠,浓度 50g/L 左右,常温使用,去氧化后需要用水清洗,清洗时会有废水 W2-3 产生(酸性废水)。
预浸:主要作用是镀锡前对产品进行活化,并防止污染镀锡液,使用浓度 10%的甲基磺酸,预浸后不需要清洗,没有废水产生。
镀锡:通过电化学沉积的方法,在基材上覆盖一层功能性纯锡镀层,使产品具有良好的可焊性。镀锡液主要由 150g/l 的甲基磺酸、60g/L 二价锡和 50mol/L 的表面活性剂组成,温度 30-50℃,电流密度 10-30ASD。镀锡后需要用水清洗,清洗会产生废水 W2-3(酸性废水)。
中和:中和镀锡残留的酸性物质,防止镀层变色、腐蚀。中和液使用碳酸钠配置,操作温度常温,中和后需要清洗,清洗会有废水 W2-1 产生(碱性废水)。
超声波清洗:采用纯水机制备的纯水,进行最后的超声波清洗,清洗温度为 50-70℃。
干燥:工序最后对芯片进行干燥处理,干燥主要分为风干和烘干。
退镀:镀锡线采用不锈钢钢带和夹子来夹持和传送产品进行镀锡,钢带和夹子上也会镀上一小部分的锡,需要对这部分锡进行剥除和回收。退镀液的主要成分为甲基磺酸(55g/L),使用小于 1.5V 的电压进行电解,使钢带和夹子上的锡剥除并重新沉积在回收钢板上。退镀后用超声波溢流水清洗,不新增清洗废水。
项目退镀工艺流程
项目需定期对沉锡工序使用的钢带和假片进行退锡。退锡周期约 1 次/月。
①钢带退锡:采用电化学方法(利用甲基磺酸)在高速退锡线中使钢带上的锡转移到钢板上,与锡化生产线同步进行:钢板退锡是利用电解方法将钢板上的锡电解形成锡渣 S,退锡后利用纯水清洗:此过程将产生一定的酸性气体 G3-2 酸性气体,退锡清洗废水 W2。
②夹片退锡:使利用化学方法使用电解液将夹片上的锡溶解到退锡液中,夹片退锡后利用纯水清洗。此过程将产生一定的酸性气体 G3-2 酸性气体,退锡清洗废水 W2。退锡工序产生的锡渣回用于镀锡工序。
③其他产污环节本项目其他产污环节主要包括:反渗透法制纯水产生的浓水 W3,废气喷淋塔产生的废水 W4,一般性固态原辅料拆包装过程产生的废包装材料 S11,化学品使用过程产生的沾有化学品的容器 S7,污水处理站产生的污泥 S8,设备及地面定期清洗废水 W5,以及员工日常生活产生的生活污水 W6 和生活垃圾 S9,纯水制备过程会产生废反渗透膜 S10,生产过程中产生的不合格产品 S11。
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