【摘要】：隨著微電子產(chǎn)品在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,市場對芯片的需求也急劇增加,引領(lǐng)和帶動了封裝技術(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)移和超薄芯片運動貼裝三個核心技術(shù)進(jìn)行深入研究,對其工藝機(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)移工藝的實現(xiàn)奠定理論基礎(chǔ)。本文研究內(nèi)容如下:1、針對目前芯片封裝效率低的問題,基于并聯(lián)式運動規(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)對芯片封裝效率的影響,并對貼裝動作進(jìn)行了優(yōu)化,優(yōu)化后芯片封裝效率可達(dá)25k片/時(CPH),解決了傳統(tǒng)芯片封裝效率低的問題。2、為解決傳統(tǒng)芯片翻轉(zhuǎn)工序復(fù)雜和耗時的問題,本文提出了超薄芯片倒置剝離技術(shù)。基于斷裂力學(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動貼裝技術(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,為探究芯片運動對芯片貼裝定位精度的影響,建立了考慮芯片運動初速度的芯片貼裝動力學(xué)模型,推導(dǎo)了芯片運動的動力學(xué)方程,研究了芯片運動貼裝的動力學(xué)機(jī)理,分析了核心工藝參數(shù)對芯片定位精度的影響規(guī)律,為芯片的實際貼裝提供指導(dǎo)。5、搭建超薄芯片倒置剝離和運動貼裝實驗平臺,進(jìn)行了不同工況參數(shù)下的實驗研究,驗證了超薄芯片倒置剝離及運動貼裝理論研究的可靠性和有效性。此外,對超薄芯片倒置剝離和芯片運動貼裝的過程能力系數(shù)進(jìn)行分析計算,論證了超薄芯片雙轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)移工藝的可實現(xiàn)性,為其工藝方案提供切實可行的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN405
【圖文】：

.1 課題的來源本學(xué)位論文得到以下項目聯(lián)合資助： 國家自然科學(xué)基金面上項目“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：51475195。 國家自然科學(xué)基金重點項目“大面積柔性電子曲面共形制造及智能蒙皮應(yīng)批準(zhǔn)號：51635007。.2 課題的提出集成電路(Integrated Circuit，IC)工業(yè)是支撐我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家安全、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是實現(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，如圖 1-1 所示：在 2012-2017 年間，集成電業(yè)銷售額由 2158 億元擴(kuò)大至 5355 億元，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額增長率一直處于步增長狀態(tài)。目前國內(nèi)集成電路市場在全球占比約為 50%，是全球集成電路的。根據(jù)《中國制造 2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，我國將集成電路放在發(fā)展新一代信息技術(shù)位，這必將帶動集成電路產(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、制造、封）之一，作為 IC 工業(yè)的后道工序，是連接 IC 設(shè)計制造與工業(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]，在過去的四十年內(nèi)，每兩年電子元器件的集成度就會增加一倍。伴元器件集成度的增加，其引腳密度也會隨之急劇增加，同時驅(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：2726520