摘要：生产设备是工业生产的坚实后盾，设备的技术如何直接影响着工业的发展状况，因此对生产设备进行可靠性分析与改良是生产的一项重要工作。本文概述了半导体加工的工艺流程，对半导体封装技术和设备做了分析并提出了可靠性改良建议，希望对有关企业有所帮助。
关键词：半导体封装；封装生产设备；可靠性分析；改良建议；探析
一、引言
半导体工业的发展离不开生产设备的支持，每个半导体产品都反映着相应的技术和工艺水平，也是制造设备生产的成果，每个时代都有相应的不同特征。随着科技的发展，技术的更新，有关生产设备的硅片尺寸也发生的变化，设备所含的技术含量也日渐提高，高精度、高自动化的设备越来越多地涌现出来，这无疑对工业发展是起到了积极促进作用，但是同时，设备的价格也不同往日，因此有关设备方面的占资也大大增加。在工艺生产中，设备的占资大也就相当于设备的日常损耗即折旧费用也增加了，为了使企业在生产过程中仍有过硬的设备做支撑，有关设备的可靠性需要持续不断地进行探析和改良。
二、简述半导体加工的工艺流程
半导体加工生产是一种对工作环境、加工设备、工作人员都要求较高的工艺，其集合了知识、技术、科技、劳动力。半导体的加工主要包括前道工序和后道工序，前道工序指的是圆片的制造、圆片的检测。所涉及的工序具体包括化学清洗、平面光刻、离子注入、金属沉积或者金属氧化、等离子体或者化学刻蚀等。前道工序完成之后进入到后道工序，它指的是芯片的封装以及芯片的检测。包括贴片、环氧固化、电性能测试、激光刻饰、焊球粘结等。
三、半导体封装技术与设备分析
随着科技的日益更新，微机电系统技术在半导体生产领域应用越来越广。半导体技术的发展速度是惊人的，正朝着异种技术融合方向不断前进，在这过程中，微机电系统占据着重要位置。
（1）低温晶圆键合机
微机电系统的主要中心技术之一就是需要应用器件规格的封装新兴器件进行封装，因此，被封装器件和应用都左右着微机电系统的应用。通常在封装材料中，陶瓷是一种使用率很高的材质，通过技术的革新，在低温共烧陶瓷和陶瓷组分优化上都有所突破，因此也相应降低了全密闭陶瓷腔的微机电系统封装花费。低温晶圆键合机就是一种微机电控制系统装置，在低温加工流程中，高科技的粘接技术是关键，粘合剂晶圆键合主要是通过中间层键合，比如玻璃、聚合物、聚酰亚胺等。这种技术胜在晶圆表面封装结构的表面平坦、粒子补偿和键合后退火温度的下降。
（2）芯片倒装键合机
现在有关微机电系统器件封装的很多研究都盘踞于应用已经成熟的加工工艺并结合集成电路中使用的封装手段。芯片倒装技术在微机电系统中的运用与微机械加工的微机电系统结构雷同，从倒装结构来讲，倒装的互联线明显缩短，这就大大减少了寄生效应的产生，对高敏感度的信号处理电路和微机电系统器件的应用带来了很大方便。特别是微传感器集成倒装芯片能够组合多个模块组件技术，把微机电系统器件和信号处理芯片封装于一个密闭的管壳之中，使空间再次被充分利用实现设备小型化，并且缩短信号从微机电器件到驱动器或执行器的距离，可有效实现防止信号衰减以及防止外界干扰的效果。倒装芯片技术对芯片和基板都有较高的适应性，于器件的热设计中加以运用起来是非常方便的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，倒装芯片的下填充可以明显减弱热应力，于倒装芯片表层设置热沉也可以加强散热功能同时增强器件可靠性。
四、半导体封装设备的可靠性探析和改良建议
半导体封装设备的可靠性高低深深地影响着产品的市场定位，设备的可靠性也是封装设备企业的技术水平的展现，是企业与企业之间生产力与竞争力高低的关键因素。可靠性问题是国产封装设备应当亟需探索解决并提升的领域，突破这一难关，我国的半导体封装装置将会有质的飞跃。
（1）关于半导体封装设备的可靠性分析
半导体封装设备的可靠性问题主要在于设备的加工对象和工艺流程中，不仅仅是传统的一般设备失效模式。换句话说，可靠性问题的中心已经不再是设备本身的硬件问题，比如变形、断裂、过热、撞击、短路等普通问题，而是设备加工对象的完整性和工艺流程的一致性问题。对设备可靠性的指标衡量也由平均故障时间向MTBA变化。这种封装设备工艺的可靠性问题主要是因为极敏感的多参数过程的参数识别和优化，能够适合可靠性要求的参数极少。这也是半导体封装设备可靠性区别于传统设备可靠性的地方，要想提高设备可靠性，就要从此处下手。
（2）关于半导体封装设备的可靠性改良建议
国产设备在设计方面依旧有着很多的问题，但这些是能够通过更规范的设计和更加严谨的设计流程管理来得到明显提升的。机械电气功能、机械构造等问题需要设计仿真工具并结合实体样机的实操数据，最后在实体样机上进行检验。一些国际品牌厂商的产品开发严格依据可行性设计来工作，每一步都会生产一定量的样机来进行大量检测分析，并及时对设计方案等进行校正，此外在投入生产之前还要进行上线测试并与用户进行有效沟通。这些样机数量不可小觑，其样机量可达国内设备企业一年的产量，这也是国际主流产品可靠性更强的主要因素。
在半导体封装设备的可靠性改良方面，应当充分考虑半导体封装设备的特征，拟定详细的设计规范以及设计管理流程，尽量避免产生各种问题，最大限度地使尺寸符合要求，使设备的结构布局最优化；设置应力、应变、温度等的仿真分析方案并找到最优解决办法。有效利用实体样机，对仿真模型进行参数校正和验证。积极及时总结实体样机的测试结果并分析数据找出优缺点，及时反馈并进一步进行改善提升。打造足量并且优质的实体样机强化测试验证过程，通过大量有序的实体样机测试突破技术局限，赶超国际水平。
实体样机测试是一项有效并且必不可少的方法，批量验证也有助于快速提升改良效果。新产品在设计生产中尽量采用已经成熟的或者有把握的设计方案及技术手段，避免一次引入多个新方案和新技术。再者，面对发现问题方面应当找到更高效的识别方法，提高工作效率。最后，根据测试结果及时修正设计机制，设置有序的可控的机制，使得问题出现后能够得到及时的并且彻底的解决，同时又不会产生新的故障。
参考文献
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[3]宗斌.论半导体封装生产设备可靠性改善[J].装备制造技术,2014.第5期.
作者简介：郭瑶（1991-06），女，汉族，籍贯：四川省广安市，当前职务：审查员，当前职称：实习研究员，学历：硕士研究生，研究方向：半导体制造封装相关
论文作者:郭瑶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
标签：设备论文; 半导体论文; 可靠性论文; 微机论文; 技术论文; 样机论文; 倒装论文; 《电力设备》2018年第29期论文;