一、產(chǎn)品概述
半導(dǎo)體封裝用高低溫一體機(jī)是為半導(dǎo)體封裝工藝(芯片塑封、引線鍵合、倒裝焊、SiP 模組集成)及可靠性測試研發(fā)的高精度溫控設(shè)備,核心作用是提供 - 60℃-250℃寬域溫度環(huán)境,控制溫度穩(wěn)定性(波動≤±0.1℃)、均勻性(腔內(nèi)溫差≤±0.5℃)及升降溫速率(0.1-20℃/min 可調(diào)),同時適配封裝設(shè)備(固晶機(jī)、焊線機(jī)、塑封模具)的協(xié)同工作,確保封裝后芯片的電性能(導(dǎo)通電阻偏差≤±1%)、熱可靠性(結(jié)溫測試偏差≤±0.5℃)及機(jī)械強(qiáng)度(焊點(diǎn)剪切力偏差≤±3%)。在半導(dǎo)體封裝中,溫度波動 0.5℃可能導(dǎo)致引線鍵合強(qiáng)度下降 5%、塑封料開裂率上升 3%,傳統(tǒng)設(shè)備存在溫域窄(≥-40℃)、控溫響應(yīng)慢(≥1s)、潔凈度不足(Class 1000 級)等問題,導(dǎo)致封裝良率不足 95%。
二、產(chǎn)品描述
實現(xiàn) - 60℃-250℃寬域控溫(靜態(tài)精度 ±0.1℃)。針對半導(dǎo)體封裝的微區(qū)域溫控需求(如芯片焊點(diǎn)與引線框架溫差≤±0.3℃),支持 4 路獨(dú)立溫度傳感器(采樣率 10kHz),通過 PID 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法調(diào)節(jié),確保 - 60℃→25℃→150℃熱沖擊循環(huán)中過沖≤±0.3℃。相比傳統(tǒng)設(shè)備,芯片塑封后的固化度測試偏差從 ±2% 縮至 ±0.5%,倒裝焊焊點(diǎn)的熱疲勞壽命數(shù)據(jù)重復(fù)性從 90% 提升至 99%,有效解決因溫度波動導(dǎo)致的封裝缺陷(如金線鍵合虛焊率≤0.01%)。
搭載工業(yè)級 PLC 與PT100溫度傳感器(響應(yīng)時間≤0.05s,測量精度 ±0.02℃),實時采集封裝溫度、焊線壓力(10-500gf)、塑封模具壓力(5-50MPa)、芯片結(jié)溫等 18 項參數(shù),通過熱 - 力 - 電耦合模型動態(tài)調(diào)節(jié)溫控輸出。支持與半導(dǎo)體封裝設(shè)備對接(兼容 ASM、K&S 協(xié)議),根據(jù)工藝階段自動切換模式:引線鍵合時維持恒溫(150℃±0.1℃)確保鍵合強(qiáng)度,塑封固化時采用階梯升溫(80℃→120℃→150℃)促進(jìn)環(huán)氧塑封料交聯(lián),倒裝焊后測試時按 20℃/min 速率降溫模擬惡劣環(huán)境。配備 17寸防靜電阻觸屏,內(nèi)置 30 組封裝專屬程序(適配 QFP、BGA、SiP 等封裝類型),數(shù)據(jù)存儲符合 ISO 9001 與 SEMI E10 追溯要求。
腔體及接觸部件采用 316L 不銹鋼(符合 ASTM A276 標(biāo)準(zhǔn)),密封件選用全氟醚橡膠(FFKM),耐受封裝過程中的助焊劑(松香基、水溶性)、塑封料揮發(fā)物(環(huán)氧單體)腐蝕。腔體配備 ULPA 高效過濾器(過濾效率≥99.999%@0.12μm),氣流采用層流設(shè)計(風(fēng)速 0.45m/s±0.05m/s),潔凈度達(dá) Class 5 級(≥0.1μm 粒子≤10 個 /m3),避免微粒污染芯片焊盤(污染導(dǎo)致的虛焊率≤0.001%)。設(shè)備外殼采用防靜電涂層(表面電阻 10?-10?Ω),接地電阻≤1Ω,電磁兼容(EMC)符合 IEC 61000-6-2 標(biāo)準(zhǔn),避免干擾芯片測試信號(噪聲≤-90dBm)。
配備四重超溫保護(hù)(主控 + 獨(dú)立限溫 + 紅外監(jiān)測 + 遠(yuǎn)程急停),溫度偏差超 ±2℃時 0.1s 內(nèi)停機(jī),同時啟動氮?dú)獯祾撸ㄑ鹾俊?0ppm)防止芯片氧化。水路系統(tǒng)采用防腐蝕設(shè)計(管路內(nèi)壁電解拋光),搭配 0.2μm 精密過濾器,防止離子污染(水質(zhì)電阻率≥18.2MΩ?cm)。設(shè)備支持 7×24 小時連續(xù)運(yùn)行(MTBF≥10000 小時),關(guān)鍵部件(壓縮機(jī)、傳感器)冗余設(shè)計,故障自動切換備用模塊,年非計劃停機(jī)時間≤2 小時。
應(yīng)用場景
用于金絲鍵合(直徑 25μm)溫度控制,維持鍵合區(qū)溫度 150℃±0.1℃,使鍵合強(qiáng)度偏差≤±2gf,拉力測試合格率從 95% 提升至 99.8%,滿足車規(guī)級芯片的可靠性要求(AEC-Q100 Grade 0)。
在 80℃→120℃→150℃階梯升溫(速率 5℃/min)中測試塑封料固化度,通過 ±0.05℃精準(zhǔn)控溫,使固化度偏差≤±0.5%,芯片封裝后吸水率≤0.05%(符合 JEDEC J-STD-020)。
針對 1000pin BGA 封裝,進(jìn)行 - 55℃→125℃熱沖擊循環(huán)(1000 次),控溫精度 ±0.1℃,通過 X 射線檢測焊點(diǎn)開裂率≤0.1%,評估焊點(diǎn)在惡劣環(huán)境下的可靠性。
在 - 40℃-150℃寬溫區(qū)測試 SiP 模組(含 MCU、電源芯片)的電性能,控制溫度波動≤±0.1℃,使模組工作電流偏差≤±0.5%,滿足 ISO 16750 汽車電子標(biāo)準(zhǔn)。