高速贴装晶片级器件
[color=#666666]先进的芯片封装技术充分发挥了裸片设计的优势。供应商和制造商正面临着一个新的问题：摒弃中间封装技术、从晶片上高速取出倒装片器件，以更高的速度贴装更多的芯片。他们把传统的SMT工艺和半导体芯片贴装工艺合二为一，形成一个高速工作流程，来解决这个问题。[/color]使用倒装片技术的晶片级封装可能只包含有倒装片器件，但是它们经常和表面贴装器件（SMD）结合在一起。不管怎么样，在组装工艺中，通常使用一种配有贴装机的专用倒装片组装生产线，这种贴装机价格相对较高、速度也较慢，贴装速度为每小时2,000到4,000个元件。如果有表面贴装元件，那么就需要第二条组装生产线。这样的组装工艺不仅成本高而且也很复杂，还需要更多的场地。
[b]封装技术和SMT工艺[/b]
利用SMT贴装机在贴装精度方面的最新研究成果，可以把半导体的先进封装工艺作为SMT工作流程的一部分。在SMT贴装机上进行晶片级封装，形成一个高速、低成本的解决办法，适合大批量生产。有几家半导体OEM和承包商开始使用这种方法；有了这项技术，他们在复杂的先进封装技术领域将更有竞争力。这种把封装技术和SMT工作流程合二为一的方法已经用于生产多芯片组件、先进的存储器组件、MEMS、系统级封装（SiP）和板载芯片（CoB）等生产批量很大的产品。[img]http://dns.smte.cn/Files/UploadFile/2007年3月/31.jpg[/img]
[color=#666666]图1安装在高速贴装系统上的直接多芯片进料器。[/color]
直接芯片进料是一种模块化进料的概念，它能够满足SMT工艺中许多芯片贴装任务的要求。我们可以把直接芯片进料器装到使用通用料架的贴装系统上。料架配上简单的通讯协议，便形成一个高速拾取芯片的系统，它能够直接从已切割好的晶片上取出芯片（图1）。
这种芯片进料器很容易装到不同的贴片平台上，实现灵活的生产流程，从而满足最苛刻的技术要求，并且缩短产品生产周期。这个概念属于倒装片元件和直接芯片的范畴，这两种元件都不需要转换或者专门的加工工具。这种直接芯片进料系统是用来处理这两种类型芯片的。可以通过触按屏界面根据需要选择芯片的类型和工艺。
这种通用进料系统，能够处理直径最大为200mm的晶片，也可以加工尺寸从0.5mm2到5mm2的元件。晶片是垂直地装上进行加工的，这样能够节省场地。
[b]不再需要后道工艺[/b]
利用胶带把晶片装在金属环（晶片架）上。这样可以把晶片切割成单独的芯片。为了把芯片贴到印刷电路板上，必须逐一把芯片从晶片上取下来。在过去，这需要一个单独的工序，有专门从事这方面工作的行业（半导体封装行业）。在封装之前，用专门的设备，例如芯片和倒装片压焊机，进行预封装，然后把它们装到编带卷盘，以便SMT贴片机进行贴装。
[b]不再需要预先封装[/b]
在倒装片技术中，不需要对元件进行预先封装（特殊用途除外）。于是研制了通用直接芯片进料器，使得SMT贴装系统可以用半导体进料技术，从晶片上把芯片送去贴装。因此，不需要后道半导体封装工艺，从而达到节约的目的。
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[color=#666666]图2贴装头的吸嘴从进料器中取出元件。[/color]
使用这种供料技术，在生产线的最前面把电路板装到进料器上。在这道工序按照 照要求一块接一块地把电路板送进去。然后，把电路板送往丝网印刷机，把助焊剂和粘合剂（焊膏或环氧树脂）印刷上去。接着，电路板进入SMT贴装系统，把电路板固定住，同时，视觉系统找到参考基准，以便准确地贴装元件。视觉系统找到基准后，拾取头就移动到进料器上取出元件，吸在拾放头的吸嘴上，再把元件准确地贴在电路板上（图2）。当所有元件都贴装完成，就把电路板送到再流焊炉里进行再流焊接。
[b]一步完成电路板加工[/b]
既然芯片进料器已经完全整合到SMT贴装生产线中，整个电路板的加工就可以一次完成。把晶片装上之后，视觉系统就会利用图像匹配算法程序确定芯片在晶片上的位置。根据芯片上的标志或者按照晶片的图，把已知是好的芯片从晶片上取出来，送往贴装机。
在这个过程中，取出芯片的工序是一个重要的环节。针吸管（ejection needle）与一个低压拾取头保持同步，来拾取非常精密的芯片。这种先进的工艺控制能够拾取各种元件：从硅芯片到带凸点的倒装片以及精密的砷化镓（GaAs）MEMS元件。
[b]倒装片方式[/b]
在晶片上，倒装片元件的凸点是朝上的。系统必须先把它拾起，然后再翻过来，这样，贴装机把它装到电路板上时，倒装片元件的凸点就是朝下的了。拾取头上同步地出现真空，把芯片上有凸点的一面（正面）吸住，同时，针吸管（ejection needle）从后面把胶带取下。这两个动作是同步进行的，把元件从晶片上取下来。拾取头牢牢地吸住元件，向上旋转90°，用翻转板把它吸住。芯片在翻转板上，有凸点的一面是朝下的。翻转板把元件送到运送器上，运送器再把元件送往贴装机的待拾位上，等待贴装系统把它装到电路板上（图3）。根据设计，翻转板一次最多可以吸住六个元件。由于是连续地把元件从晶片上取出来，同时贴装头的吸嘴把元件从翻转板上取下来，因而可以并行地进行贴片。
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[color=#666666]图3翻板把翻过来的芯片移到运送架上，送往贴装机。[/color]
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[b]直接芯片方式[/b]
对於直接芯片方式，在晶片上，元件有焊盘（压焊焊盘）的一面是朝上的。系统在拾取元件、送到贴装机时，有焊盘那一面必须朝上，这样，贴装机就能够准确地把它们贴装到电路板上。拾取头和吸针管的动作同步进行，这是用真空的方法来实现的，拾取头吸住元件上有凸点的一面（正面），元件的背面是吸针管。这两者同步动作，轻轻地把芯片从晶片胶带上拿下来。
拾取头牢牢地吸住元件，然后向下旋转90°，把元件放到运送器上，在运送器上，元件上有压焊焊盘的一面朝上，再把它送到贴装点进行贴片。在把一个元件放到运送器上后，拾取头会选取下一个元件，把它放到运送器下一个位置上。
由于运送器最多能放六个元件，因此，可以使用贴片头上有几个吸嘴的贴装系统，贴片速度很高，提高了生产能力。当贴装头把元件装到电路板上时，运送器同时补充元件。
[b]结论[/b]
通用直接芯片进料的概念可能会改变下一代电子产品的组装方法。因此，产量增加，成本下降，同时生产能力和成品率上升了。精明的电子制造商将得到更高的利润，使他们能持久地保持竞争力。在全球竞争异常激烈的环境下，直接芯片进料技术通过使用高速SMT设备，具有传统倒装芯片压焊技术所没有的优势。
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