一种面板级半导体封装元阶键合方法与流程

本发明涉及半导体封装，特别涉及一种面板级半导体封装元阶键合方法。

背景技术：

1、随着半导体封装技术向大尺寸面板级批量制造、高密度微型化与高频高速传输方向迭代发展，传统单颗分立封装工艺效率低、一致性差的弊端逐步凸显，难以适配规模化量产需求。现阶段常规面板级键合封装多采用平面式焊盘布局与整体贴合加工模式，基板成型后普遍存在大面积板材翘曲、局部应力不均的问题，极易造成后续对位偏移、贴合错位与键合精度失效。同时，平面焊盘排布结构使不同速率、不同功能的信号引线集中在同一平面，布线密度过高易引发信号串扰、传输损耗增大等电气性能缺陷，常规加工路径模式还存在局部热累积集中、二次形变风险高、键合良品率受限等问题，无法同时兼顾面板级封装的量产效率、结构稳定性与高频电气性能，制约了高端面板级半导体封装产品的工艺升级与性能提升。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种面板级半导体封装元阶键合方法，通过制备带斜面槽口阵列与阶面分层焊盘的大面积封装基板，配合多点张力形变校正、全域精准对位贴合以及分区交错并行键合工艺，实现面板级半导体封装的高精度、高一致性、低损耗且抗二次形变的元阶引线键合制造目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种面板级半导体封装元阶键合方法，包括以下步骤：

3、制备带有斜面槽口阵列的大面积封装基板，各槽口的侧壁布设沿阶面分层排布的基板焊盘；

4、将待封装芯片按阵列排布固定于承载治具表面，各芯片的有源面朝上布设芯片焊盘；

5、对所述大面积封装基板执行周边分布式多点张力装夹，采集装夹后的大面积封装基板的全表面面形数据，依据所述全表面面形数据分别调节各夹持点张力，校正基板翘曲变形；

6、将校正后的大面积封装基板与承载治具上的待封装芯片阵列进行全域对位贴合，将各斜面槽口对应扣合于单颗芯片外围，槽口侧壁与芯片有源面围合构成元阶浅腔，芯片焊盘位于元阶浅腔底部，基板焊盘沿元阶浅腔的侧壁阶面分层排布；

7、按照预设分区规则将全域对位贴合后的大面积封装基板划分为多个并行加工分区，各分区同步按预设行进路径开展引线键合作业，完成各元阶浅腔内芯片焊盘与对应分层基板焊盘的引线互连。

8、进一步地，制备带有斜面槽口阵列的大面积封装基板的步骤，包括：

9、结合待封装芯片外形尺寸、封装力学约束与高频传输需求确定槽口轮廓结构；

10、预先启动形貌检测单元实时同步监测基板全域槽口侧壁阶面成型形貌，同步输出监测信号至刻蚀控制单元，采用同步面阵刻蚀工艺在基板基材表面批量成型整面斜面槽口阵列；

11、沿各槽口侧壁对应高度阶面分步图形化布线，在各阶面分别制备独立基板焊盘，得到带有分层焊盘斜面槽口阵列的大面积封装基板。

12、进一步地，采用同步面阵刻蚀工艺在基板基材表面批量成型整面斜面槽口阵列的步骤，包括：

13、根据预设双阶斜面轮廓加工参数，分阶段释放刻蚀能量逐层加工槽口侧壁；

14、实时采集单块基板内全部槽口的侧壁形貌参数，同步反馈修正刻蚀输出功率补偿加工偏差；

15、完成槽口刻蚀后对全部槽口侧壁阶面衔接区域做平滑化处理，使阶面衔接区域过渡连续，加工后所有斜面槽口侧壁形貌规格保持一致。

16、进一步地，将待封装芯片按阵列排布固定于承载治具表面的步骤，包括：

17、在承载治具表面布设匹配单颗芯片轮廓与阵列间距的全域定位基准标识；

18、将待封装芯片依照阵列排布顺序依次投放至承载治具预设工位，对齐芯片与基准标识完成对位定位；

19、采用临时贴合介质将全部待封装芯片固定于承载治具工位，维持芯片有源面朝上的稳定姿态，完成阵列排布芯片的装载固定。

20、进一步地，对所述大面积封装基板执行周边分布式多点张力装夹、采集装夹后全表面面形数据并校正基板翘曲变形的步骤，包括：

21、依据基板整体尺寸、基板厚度确定基板四边边缘夹持单元布设数量、单元间距与初始夹持力度，沿基板四边边缘布设多组独立可控夹持单元，通过夹持单元同步夹紧基板边缘完成多点张力装夹；

22、装夹前预先采集基板自由状态下基准面形数据，装夹全程持续采集装夹状态下基板相对基准面形的高低偏移量，生成全覆盖面形数据集；

23、调取面形数据集匹配各夹持单元张力补偿数值，逐点位动态微调夹持拉力抵消基板凹凸形变，得到完成面形校正的大面积封装基板。

24、进一步地，将校正后的大面积封装基板与承载治具上的待封装芯片阵列进行全域对位贴合的步骤，包括：

25、调取基板夹持治具的行程、角度运动参数作为对位运动约束条件，同步调取全部夹持治具联动控制参数，基于统一运动时序完成多夹持单元协同动作，同步采集大面积封装基板槽口阵列、承载治具芯片阵列的全域视觉坐标信息，计算两组阵列之间整体位姿补偿量；

26、依据位姿补偿量同步调整基板夹持治具与承载治具的相对空间位置，完成槽口与芯片的高精度全域对位；

27、驱动多组下压执行机构同步输出匀速载荷，沿基板垂直方向分段递进推送基板持续下行，基板下行过程中实时采集基板与芯片的间隙数值，依据间隙数值动态调整下行进给速度，直至各斜面槽口完整包覆对应单颗芯片外侧区域，槽口侧壁与芯片有源面相互合围形成完整元阶浅腔结构，得到基板与芯片阵列贴合一体的面板复合坯体。

28、进一步地，驱动多组下压执行机构同步输出匀速载荷，沿基板垂直方向分段递进推送基板持续下行的步骤，包括：

29、沿基板全域设置多组同步下压执行机构，各组下压机构同步输出均等压合载荷；

30、下压作业过程中持续采集基板与芯片之间的间隙数据，基于所述间隙数据实时调整下压执行机构的进给行程；

31、保持恒定贴合压力静置预设时长，锁定基板与芯片阵列的相对空间位置，得到对位贴合稳定的面板复合坯体。

32、进一步地，基板焊盘沿元阶浅腔的侧壁阶面分层排布的步骤，包括：

33、结合芯片引脚预设信号传输性能划分两类焊盘分组规范，匹配槽口轮廓结构界定两类焊盘对应的阶面高程区间；

34、将高传输速率引脚对应的芯片焊盘匹配邻近芯片的低位阶面基板焊盘，将电源引脚、低速信号引脚对应的芯片焊盘匹配远离芯片的高位阶面基板焊盘；

35、沿各阶面依次完成分层基板焊盘的图形化制备，形成适配差异化信号传输需求的分层互连布线结构。

36、进一步地，按照预设分区规则将全域对位贴合后的大面积封装基板划分为多个并行加工分区，各分区同步按预设行进路径开展引线键合作业的步骤，包括：

37、基于面板复合坯体整体尺寸、键合设备并行执行单元数量划定均等尺寸独立加工分区，生成分区边界坐标与全域行进路径；

38、接收设备启动触发信号后，为每个加工分区匹配独立引线键合执行单元，各单元调取对应分区专属行进路径程序；

39、多组键合执行单元同步启动分区作业，沿预设路径依次完成分区内全部元阶浅腔的分层焊盘引线互连，完成全域面板元阶引线键合加工。

40、进一步地，各分区同步按预设行进路径开展引线键合作业的步骤，还包括：

41、调取分区专属行进路径程序，分区内键合点位依照行间交替排布顺序依次执行加工操作，相邻加工点位设置间隔加工时段；

42、调取分层焊盘排布数据区分元阶浅腔内不同高程阶面对应的基板焊盘，依据信号传输性能匹配对应引线成型形态完成分层互连；

43、实时采集各键合点位界面结合状态参数，将采集参数传输至质量判定单元生成异常点位反馈信号，依据反馈信号定位缺陷点位并启动补焊工序，完成后得到键合完整性达标的面板复合坯体。

44、本发明提供的面板级半导体封装元阶键合方法，具有以下有益效果：

45、本发明针对现有面板级封装工艺的结构缺陷与工艺短板，提出一种面板级半导体封装元阶键合方法，通过制备带斜面槽口阵列与阶面分层焊盘的结构化基板，依托芯片与槽口合围形成元阶浅腔三维互连结构，打破传统平面键合的布线局限。基板加工阶段采用检测与刻蚀联动的工艺方式，有效保障整板槽口结构成型一致性，配合周边分布式多点张力装夹与动态张力校正，精准消除大面积基板翘曲形变，大幅提升了全域对位贴合精度。通过差异化阶面焊盘匹配不同功能信号，有效优化高速信号传输路径，降低信号损耗与串扰干扰，提升封装电气稳定性。结合面板分区并行加工与交错间隔键合工艺，有效分散加工热累积，规避基板二次形变，在保障批量封装加工效率的同时，提升全域键合工艺一致性与成品良品率，兼顾了面板级封装的量产性、结构稳定性与高频工作性能。