用于半导体封装基板切割的UV减粘胶带解决方案

发布时间:2025-09-24 文章来源:序轮科技公众号
基板切割工艺的核心任务


在半导体芯片制造的复杂流程中,前道工艺通过数十次光刻、刻蚀、沉积等工序循环,在晶圆上构建出多层精密电路;后道工艺则将晶圆切割成独立的裸晶粒(Die),并通过封装保护这些脆弱的晶粒,实现与外部电路的电气互联。封装完成后,整块基板上排列着数十至数百个封装体。如何将这些封装体高效、无损地分离成单个半导体器件(即芯片),便是基板切割工艺的核心任务。


PART.01

什么是半导体封装基板切割?

半导体封装基板切割,是指使用精密的切割设备,将已完成芯片贴装、打线、塑封等工艺的整片封装基板(Panel)或条带(Strip),沿预设切割道(Scribe Line)分割成独立成品器件的工艺过程。

这一过程可形象理解为将一整板巧克力拆分成小块。切割的精度和质量直接影响最终产品的良率、可靠性乃至性能。理想的切割应做到切割道平整、无崩边(Chipping)、无分层(Delamination),芯片能高效地从切割胶带上释放,且无残胶。


PART.02

基板切割胶带及其应用

基板切割胶带是切割工艺中不可或缺的辅助材料,它主要起到固定和支撑作用,确保封装体在切割过程中不移位、不飞散,并在切割后暂时承载芯片,便于后续取片(Pick-Up)操作。

几乎所有采用“先整体制造,后分离个体”流程的封装类型都需使用切割胶带,主要包括以下类别:

1.基于基板的封装(Substrate-based Packages)

  • BGA(球栅阵列封装):如手机处理器、显卡芯片等。

  • CSP(芯片尺寸封装):常见于存储器芯片。

  • DFN/QFN(双边/四方扁平无引脚封装):广泛应用于电源管理、微控制器等。

2.晶圆级封装(Wafer-Level Packaging, WLP):

在晶圆上完成全部封装步骤后整体切割,切割胶带用于固定整个晶圆。

3.扇出型晶圆级/面板级封装(Fan-Out WLP/PLP):

将芯片重构至更大载板形成重构晶圆/面板(Reconstituted Wafer/Panel),封装后切割,胶带用于固定整个重构载体。

4.分立器件(Discrete Devices):

如晶体管、二极管等常以条带(Strip)形式封装在引线框架上,需切割分离。


PART.03

基板切割的工艺流程

封装基板切割为高度自动化工艺,主要步骤包括:

1.贴膜(Mounting)

使用贴膜机将切割胶带精准贴附于已完成封装的Panel或Strip上。胶带绷紧固定于金属环(Frame)以便传送。

2.切单(Singulation)

  • 将固定好产品的Frame装载到切割机的工作台上。

  • 机器视觉系统通过识别Panel上的对准标记(Fiducial Mark),进行高精度定位。

  • 根据预设的程序,主轴高速旋转带动金刚石刀片或激光束沿切割道进行切割,使Panel完全分离为单个芯片单元,芯片仍由胶带保持阵列排布。

3.UV曝光(UV Exposure,可选)

对基板清洗干燥后,以特定波长紫外线照射胶带,使其粘性大幅降低(通常90%以上),便于取片。

4.成品

取片机(Die Bonder)吸嘴移至芯片上方,吸附并拾取芯片,放置于料盘(Tray)或卷带(Reel)中,转至最终测试与贴装环节。


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基板切割工艺流程


PART.04

基板切割的常见问题

切割工艺虽精密,仍常面临以下挑战:

  • 崩边/崩角(Chipping):切割时封装体或基板的边缘出现碎裂或缺损。这是最常见的问题,会影响芯片的机械强度和长期可靠性。

  • 分层(Delamination):切割的机械应力可能导致封装体内部不同材料界面(如塑封料与芯片、塑封料与基板)之间发生分离,造成致命缺陷。

  • 残胶(Adhesive Residue):取片后,胶带上的粘合剂残留在芯片背面或侧面,影响后续的贴装(如粘晶)和散热。

  • 飞片(Die Fly):在切割或扩膜过程中,芯片从胶带上脱落,导致产品损失与设备污染。

  • 切割不完全(Incomplete Dicing):刀片磨损、参数设置不当等原因导致芯片没有完全切断,相互之间仍有连接,取片时易造成损伤。

  • 胶带皱褶(Tape Wrinkling):贴膜不当或热膨胀系数不匹配导致胶带起皱,影响切割精度与取片成功率。



PART.05

基板切割问题的解决思路

 1.应对崩边和分层:

  • 优化切割参数:调整刀片的转速、进给速度、切割深度等,找到最佳平衡点,减少应力。

  • 选用合适的刀片:根据封装材料(环氧树脂、铜、硅等)选择不同金刚石颗粒度、浓度和结合剂的刀片。

  • 采用分步切割(Step Cutting):对于多层结构(如基板上有铜层和介质层),使用不同厚度的刀片分两步切割,先切上层再切下层,效果更好。

2.减少残胶和飞片:

  • 匹配胶带与工艺:这是最关键的一环。根据芯片尺寸、重量和封装体表面特性,选择粘合力(Adhesion)恰到好处的UV减粘胶带。粘性太强易残留,太弱则易飞片。

  • 精确控制UV照射能量:确保UV能量均匀且充足,使切割胶带的粘性减小到理想范围内,既能轻松取片,又不会提前松动。

  • 优化扩膜参数:控制扩膜的速度和距离,使缝隙均匀扩大,避免过度拉伸导致芯片脱落。

3.避免切割不完全:

  • 定期更换和维护刀片:建立严格的刀片寿命管理制度。

  • 实时监控切割过程:采用声学或视觉系统监测切割状态。

4.防止胶带褶皱:

  • 改进贴膜工艺:控制贴膜速度、压力和温度,确保胶带平整无气泡。

  • 选择高质量胶带:切割胶带基膜的品质和延展性至关重要。



PART.06

序轮科技基板切割胶带产品介绍

 序轮科技自主研发了数十款基板切割胶带产品,可覆盖绝大多数QFN/DFN封装切割需求,适用于不同厚度与翘曲度基板,实现无飞片、无残胶、无胶丝的高品质切割。针对耐酸碱性、低刀损、抗静电等特殊要求,还可提供定制化解决方案。

目前,序轮科技切割胶带已成功导入多家行业领先客户。产品按初粘力分为三类:

  • 高粘系列(如6035):适用于先进封装工艺,初粘力强。

  • 中粘系列(如1795/1085):覆盖0.6mm×0.3mm至3mm×3mm等多种尺寸切割场景。

  • 低粘系列(如611):适用于高厚度基板切割。

  • 特殊工艺系列(如6015H):针对弱碱环境等特殊需求,适用于1mm×0.6mm、1mm×1mm等尺寸。


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切割道无胶丝残留


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小尺寸切割无飞片,切割尺寸一致



END






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序轮高分子 中国芯材料

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