【摘要】：隨著微電子產(chǎn)品在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)芯片的需求也急劇增加,引領(lǐng)和帶動(dòng)了封裝技術(shù)朝高效率、低成本的方向發(fā)展,這給傳統(tǒng)的倒裝鍵合(Flip Chip)封裝工藝帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。本文從提升芯片轉(zhuǎn)移效率的角度出發(fā),提出了超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)移工藝。為保障芯片轉(zhuǎn)移的可靠性,針對(duì)該芯片轉(zhuǎn)移工藝中超薄芯片倒置剝離、超薄芯片同步轉(zhuǎn)移和超薄芯片運(yùn)動(dòng)貼裝三個(gè)核心技術(shù)進(jìn)行深入研究,對(duì)其工藝機(jī)理及工藝參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化,為超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)移工藝的實(shí)現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)。本文研究?jī)?nèi)容如下:1、針對(duì)目前芯片封裝效率低的問(wèn)題,基于并聯(lián)式運(yùn)動(dòng)規(guī)劃原理,本文創(chuàng)新性提出了超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)移工藝,建立了超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔貼裝效率數(shù)學(xué)模型,揭示了貼裝系統(tǒng)工藝參數(shù)對(duì)芯片封裝效率的影響,并對(duì)貼裝動(dòng)作進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后芯片封裝效率可達(dá)25k片/時(shí)(CPH),解決了傳統(tǒng)芯片封裝效率低的問(wèn)題。2、為解決傳統(tǒng)芯片翻轉(zhuǎn)工序復(fù)雜和耗時(shí)的問(wèn)題,本文提出了超薄芯片倒置剝離技術(shù)�；跀嗔蚜W(xué)原理,建立考慮剝離頂針力和彈簧力的藍(lán)膜-膠層-芯片三層膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型,研究了芯片倒置剝離的力學(xué)機(jī)理,揭示了芯片厚度、彈簧剛度以及頂針力等不同工藝參數(shù)對(duì)芯片剝離的影響規(guī)律,并建立了芯片工藝窗口,獲取頂針力與彈簧剛度的最優(yōu)組合范圍,用于指導(dǎo)實(shí)際工況下的芯片剝離。3、為滿足芯片轉(zhuǎn)移高效率的目標(biāo),本文提出了超薄芯片同步轉(zhuǎn)移技術(shù),建立了考慮芯片對(duì)中偏差的芯片轉(zhuǎn)移力學(xué)模型,分析并揭示了芯片轉(zhuǎn)移的核心工藝參數(shù)對(duì)芯片轉(zhuǎn)移力學(xué)行為的影響規(guī)律。此外,為尋找最佳的芯片轉(zhuǎn)移工藝參數(shù),分析了芯片轉(zhuǎn)移的可靠性,獲取工藝參數(shù)的安全取值范圍,為實(shí)際芯片的可靠轉(zhuǎn)移提供理論指導(dǎo)。4、為提高芯片貼裝效率,本文提出了超薄芯片運(yùn)動(dòng)貼裝技術(shù),建立了芯片初速度與芯片貼裝效率的數(shù)學(xué)模型,揭示了芯片初速度與貼裝效率的關(guān)系。此外,為探究芯片運(yùn)動(dòng)對(duì)芯片貼裝定位精度的影響,建立了考慮芯片運(yùn)動(dòng)初速度的芯片貼裝動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)了芯片運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程,研究了芯片運(yùn)動(dòng)貼裝的動(dòng)力學(xué)機(jī)理,分析了核心工藝參數(shù)對(duì)芯片定位精度的影響規(guī)律,為芯片的實(shí)際貼裝提供指導(dǎo)。5、搭建超薄芯片倒置剝離和運(yùn)動(dòng)貼裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了不同工況參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了超薄芯片倒置剝離及運(yùn)動(dòng)貼裝理論研究的可靠性和有效性。此外,對(duì)超薄芯片倒置剝離和芯片運(yùn)動(dòng)貼裝的過(guò)程能力系數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,論證了超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)移工藝的可實(shí)現(xiàn)性,為其工藝方案提供切實(shí)可行的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN405
【圖文】：

.1 課題的來(lái)源本學(xué)位論文得到以下項(xiàng)目聯(lián)合資助： 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“柔性電子卷到卷制造中異質(zhì)結(jié)構(gòu)可控轉(zhuǎn)移與機(jī)理”，批準(zhǔn)號(hào)：51475195。 國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“大面積柔性電子曲面共形制造及智能蒙皮應(yīng)批準(zhǔn)號(hào)：51635007。.2 課題的提出集成電路(Integrated Circuit，IC)工業(yè)是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)信息科技產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的核心和基礎(chǔ)。我球集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要市場(chǎng)，如圖 1-1 所示：在 2012-2017 年間，集成電業(yè)銷(xiāo)售額由 2158 億元擴(kuò)大至 5355 億元，集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額增長(zhǎng)率一直處于步增長(zhǎng)狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)在全球占比約為 50%，是全球集成電路的。根據(jù)《中國(guó)制造 2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，我國(guó)將集成電路放在發(fā)展新一代信息技術(shù)位，這必將帶動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的跨越發(fā)展。

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文電子封裝（Electronic Packaging）是 IC 制造工藝流程四大工序（設(shè)計(jì)、制造、封）之一，作為 IC 工業(yè)的后道工序，是連接 IC 設(shè)計(jì)制造與工業(yè)應(yīng)用的橋梁，直 IC 器件的電子性能、生產(chǎn)成本、壽命與可靠性等[1, 2]。集成電路的發(fā)展遵循摩規(guī)律[3-6]，在過(guò)去的四十年內(nèi)，每?jī)赡觌娮釉骷募啥染蜁?huì)增加一倍。伴元器件集成度的增加，其引腳密度也會(huì)隨之急劇增加，同時(shí)驅(qū)使著電子封裝技斷發(fā)展[7, 8]。圖 1-2 顯示電子封裝技術(shù)從 1980 年代的插入式（Through Hole）、的表面貼裝式（Surface Mount）逐步發(fā)展到現(xiàn)在主流的倒裝鍵合（Flip Chip）封裝技術(shù)的歷程[9-17]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2726520