【正文】 集成電路塑封上料設(shè)備，可在一定程度上降低成本，提高企業(yè)的競爭力，是國內(nèi)集成電路封裝企業(yè)的迫切需要，符合國家走自主發(fā)展道路的產(chǎn)業(yè)政策。因此，人工上料方法，質(zhì)量不宜保證，而且效率較低，不能適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)低成本大規(guī)模生產(chǎn)的需要。目前，國內(nèi)集成電路塑封設(shè)備狀況存在兩種現(xiàn)象：（1）小型企業(yè)主要利用人工上料方法。如，德國的FICO公司和日本TOWA公司生產(chǎn)的塑封壓機，從上料、塑封到卸模實現(xiàn)全自動化，其中的全自動化上料裝置保證了塑封產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 國內(nèi)外集成電路塑封設(shè)備的概況目前，國外集成電路塑封設(shè)備的主流技術(shù)采用全自動上料，將上料裝置與壓機集成在一起，形成高度自動化設(shè)備，它涉及到精密機械、自動控制、精密光學、計算機應(yīng)用、氣動技術(shù)、系統(tǒng)工程學等諸多學科領(lǐng)域。集成電路塑封自動上料機是一種典型的芯片塑封設(shè)備。運動速度、加速度的提高，使得機構(gòu)的慣性力增大，慣性力變化的頻率也隨之加大，系統(tǒng)易于產(chǎn)生彈性變形和振動現(xiàn)象，既破壞機構(gòu)的運動精度，又影響構(gòu)件的疲勞強度，并加劇運動副中的磨損。半導(dǎo)體制造工藝的快速進步和市場對微小芯片的急切需求，對芯片封裝設(shè)備的定位精度和運動速度、加速度提出了極高的要求。集成電路塑封自動上料機是IC生產(chǎn)線后道工序的核心設(shè)備，隨著器件設(shè)計水平和生產(chǎn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是封裝工藝的日新月異，要求封裝設(shè)備具有比以往更高的精度、速度、可靠性。環(huán)境諸多因素和靜電因素始終對IC的封裝加工過程起著很重要的作用，這也是IC的發(fā)展趨勢和封裝加工過程的固有特性所決定的，微電子半導(dǎo)體IC的超前發(fā)展，就勢必要求我們在環(huán)境與靜電方面緊緊跟上IC的發(fā)展，使之不要成為制約IC封裝加工發(fā)展的障礙和“絆腳石”。在科技飛速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)高度自動化的今天，靜電在工業(yè)生產(chǎn)中的危害已是顯而易見的，它可以造成各種障礙，限制自動化水平的提高和影響產(chǎn)品質(zhì)量。（5）靜電因素對IC封裝的影響靜電產(chǎn)生的原因是隨處可見的。所謂“高純”或“超純”也不是無休止的要求純而又純，而是指把危害IC性能、成品率和可靠性的有害雜質(zhì)及塵粒必須減少到一定值以下。確切一點說，向生產(chǎn)線提供穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的超純水將涉及到企業(yè)的成本問題。（2）超純水的影響IC的生產(chǎn)，包括IC封裝，大多數(shù)工序都需要超純水進行清洗，晶圓及工件與水直接接觸，在封裝過程中的減薄工序和劃片工序，更是離不開超純水，一方面晶圓在減薄和劃片過程中的硅粉雜質(zhì)得到洗凈，而另一方面純水中的微量雜質(zhì)又可能使芯粒再污染，這毫無疑問將對封裝后的IC質(zhì)量有著極大的影響。潔凈廠房的潔凈級別常以單位體積的空氣中最大允許的顆粒數(shù)即粒子計數(shù)濃度來衡量。在以上各工序中，哪個環(huán)節(jié)或因素不合要求都將造成芯粒的報廢，所以說，凈化區(qū)內(nèi)工序?qū)Νh(huán)境諸因素要求比較嚴格和苛刻。對于減薄、劃片、上芯、前固化、壓焊、包封等工序原則上要求必須在超凈廠房內(nèi)設(shè)立，因在以上各工序中，IC內(nèi)核——芯粒始終裸露在外，直到包封工序后，芯粒才被環(huán)氧樹脂包裹起來。各工序?qū)Σ煌墓に嚟h(huán)境都有不同的要求。據(jù)中國半導(dǎo)體信息網(wǎng)對我國國內(nèi)28家重點IC制造業(yè)的IC總產(chǎn)量統(tǒng)計，其中95％以上的IC產(chǎn)品都采用塑料封裝形式。在半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)中，封裝形式由早期的金屬封裝或陶瓷封裝逐漸向塑料封裝方向發(fā)展。同時，隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定增長和生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高。上料的位置精度決定芯片在塑封體內(nèi)的位置，上料的時間影響塑封的生產(chǎn)效率，特別是在上料過程中要避免人手的直接接觸，否則易造成芯片污染，影響成品的電學特性，同時易引起鍵合引線變形，甚至折斷，影響成品合格率。塑封操作過程為：首先，將引線框架、集成電路芯片和鍵合引線構(gòu)成的料片配置在加熱的塑封模下模內(nèi)；然后合模，在壓機上將塑封料注入模具并固化；最后，卸模，將流道塑封料與料片分離。金屬陶瓷玻璃封裝具有良好的氣密性，是早期主要的封裝成型工藝。集成電路的封裝成型工藝有金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝和塑料封裝。 塑料封裝在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中，電路設(shè)計、芯片制造、封裝測試等多業(yè)并舉，相互依存。（2）為適應(yīng)快速增長的以手機、筆記本電腦、平板顯示等為代表的便攜式電子產(chǎn)品的需求，IC封裝正在向著微型化、薄型化、不對稱化、低成本化方向發(fā)展。目前，世界集成電路封裝正在呈現(xiàn)下述快速發(fā)展趨勢：（1）為適應(yīng)超大規(guī)模集成電路向著高密度、高I／O數(shù)方向的發(fā)展需求，IC封裝正在從四邊引線封裝形式(Q F P／T Q F P)向球柵陣列封裝形式(B G A／C S P)轉(zhuǎn)變，信號傳輸由微型焊球代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬絲引線，信號輸出由平面陣列方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的四邊引線方式。S I P 使用成熟的組裝和互連技術(shù)，把各種集成電路如C M O S電路、G a A s電路、S i G e 電路或者光電子器件、M E M S 器件以及各類無源元件如電阻、電容、電感等集成到一個封裝體內(nèi)，實現(xiàn)整機系統(tǒng)的功能。M C M 按照基板材料的不同分為多層陶瓷基板M C M（M C M C）、多層薄膜基板M C M（M C M D）、多層印制板MCM（M C M L）和厚薄膜混合基板MCM（MCMC/D）等多種形式。為適應(yīng)手機、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品小、輕、薄、低成本等需求，在B G A 的基礎(chǔ)上又發(fā)展了芯片級封裝（C S P ）；C S P 又包括引線框架型C S P 、柔性插入板C S P 、剛性插入板C S P 、圓片級C S P 等各種形式，目前處于快速發(fā)展階段。在此背景下，焊球陣列封裝（B G A ）獲得迅猛發(fā)展，并成為主流產(chǎn)品。第三階段（ 2 0 世紀9 0 年代以后），集成電路發(fā)展進入超大規(guī)模集成電路時代， 8 ~ 5mm，要求集成電路封裝向更高密度和更高速度方向發(fā)展。與之相適應(yīng)，一些適應(yīng)表面貼裝技術(shù)的封裝形式，如塑料有引線片式載體（P L C C）、塑料四邊引線扁平封裝（P Q F P）、塑料小外形封裝（P S O P）以及無引線四邊扁平封裝（P Q F N）等封裝形式應(yīng)運而生，迅速發(fā)展。第二階段（2 0 世紀8 0 年代以后），從通孔插裝型封裝向表面貼裝型封裝的轉(zhuǎn)變，從平面兩邊引線型封裝向平面四邊引線型封裝發(fā)展。 集成電路封裝 封裝的發(fā)展集成電路封裝技術(shù)的發(fā)展歷史可劃分為3 個階段。尤其是國務(wù)院18號文的頒布實施，為我國半導(dǎo)體(集成電路、分立器件)的封裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。目前，全球集成電路封裝技術(shù)已經(jīng)進入第三次革命性的變革時期，對我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一次難得的發(fā)展機遇。近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，已成為國家經(jīng)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力量之一。 自從1958年世界上第一塊IC問世以來，特別是近20年來，幾乎每隔2—3年就有一代產(chǎn)品問世，至目前，產(chǎn)品以由初期的小規(guī)模IC發(fā)展到當今的超大規(guī)模IC。 （5）按用途分類 集成電路按用途可分為電視機用集成電路、音響用集成電路、影碟機用集成電路、錄像機用集成電路、電腦（微機）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報警器用集成電路及各種專用集成電路。 雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL等類型。它是以內(nèi)含晶體管等電子組件的數(shù)量來分類。 膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。例如VCD、DVD重放的音頻信號和視頻信號）。 模擬集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時間邊疆變化的信號。集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。是指將很多微電子器件集成在芯片上的一種高級微電子器件。面對蓬勃發(fā)展的IC封裝業(yè)，面對中國巨大的市場需求，本課題研制的集成電路塑封自動上料機將具有廣闊的應(yīng)用前景和市場價值。就半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備而言，主要還依靠進口，另外在國內(nèi)封裝生產(chǎn)線上IC封裝設(shè)備的自動化程度參差不齊。研制集成電路芯片塑料封裝自動上料系統(tǒng)，可代替手工上料，填補手工上料在集成電路芯片封裝生產(chǎn)工藝上的不足。半導(dǎo)體制造工藝的快速進步和市場對微小芯片的急切需求，對芯片封裝設(shè)備的定位精度和運動速度、加速度提出了極高的要求。這樣既可減少環(huán)境對集成電路生產(chǎn)封裝的影響，又可提高生產(chǎn)效率。因此，在集成電路生產(chǎn)、封裝中的前后道各工序?qū)ιa(chǎn)環(huán)境提出了更高要求，不僅僅要保持一定的溫、濕度、潔凈度，還需要對靜電防護引起足夠的重視。另外半導(dǎo)體集成電路在封裝過程中，環(huán)境因素和靜電因素對IC封裝方面的影響較大。基本研究設(shè)計內(nèi)容包括：（1）課題總體技術(shù)方案設(shè)計；（2）上料機機架部件結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）上料機系統(tǒng)部分性能試驗。該系統(tǒng)采用多運動同步控制技術(shù)實現(xiàn)料片傳送、料片排放及料片預(yù)熱的自動控制；采用大導(dǎo)程滾珠絲桿副和高分辨率伺服系統(tǒng)保證機械手的快速精確定位；采用柔性流道結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同規(guī)格集成電路料片的自動上料；并基