芯片封装是半导体制造工艺中极为重要的环节。随着摩尔定律放缓，芯片制程难以继续缩减特征尺寸。先进封装成为提升芯片性能，开拓“超越摩尔”(Morethan Moore)发展道路的一大技术亮点。在传统封装与先进封装之间，我们见证了它向更高集成度、更卓越性能、更小尺寸目标的巨大进步。

在整个芯片封装工艺流程中，固晶机（Die bonder）一直扮演举足轻重的角色。它实现了芯片与封装基板之间的精密对位和牢固结合，确保了芯片的稳固粘附和可靠连接。特别是随着先进封装技术的快速发展，固晶封装设备需要具备更精准的定位、更稳定的运动控制、更强大的粘附系统，才能满足先进封装工艺精密可靠的执行要求。

本文将在介绍传统封装与先进封装技术基础上，阐述先进封装中固晶机的重要作用，旨在为读者了解先进封装技术与装备的发展提供有益的知识参考。

传统封装工艺步骤是先对晶圆（Wafer）进行切割分片（Dicing），再将芯片单独封装（Packaging），然后再装配到PCB主板上构成完整的系统，或者先将不同的芯片贴装到同一个封装基板（Package Substrate）上，再完成系统级的封装。这类封装主要依靠金线连接引线和芯片。理论上，芯片间的信息传输距离越长，信息传递越慢，芯片组系统的性能就越低，传统封装限制了信号传输速度和性能提升的潜力。同时，由于封装密度较低，线宽和引脚间距难以做到200微米以下等原因，限制了芯片高集成化发展。

传统封装主要包含DIP、SOP、SOT、TO、BGA等封装形式，封装工艺相对简单成熟，在封装形式上较为单一，主要侧重在部件级封装，系统级封装难以实现。此外，封装体积偏大，与现代轻薄短小的电子产品发展方向背离。总体来说,传统封装在密度、尺寸、性能各方面都面临瓶颈，难以适应现代电子产品的发展需要。

先进封装，也称为高密度先进封装HDAP (High Density Advanced Package)逐渐发展，根据Yole数据，预计到2026年先进封装将占到整个封装市场的50%以上。先进封装一般指将不同系统集成到同一封装内以实现更高效系统效率的封装技术。它采用了先进的设计思路和先进的集成工艺、缩短引线互连长度，对芯片进行系统级封装的重构，能极大提升信号传输速度，同时能有效提高系统功能密度。

现阶段先进封装主要包括倒装焊(Flip Chip)、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装(lnterposer、RDL)、3D封装(TSV)等。Flip Chip通过将芯片倒装直接焊接在载体上实现高密度互连。晶圆级封装在晶圆形态下就开始封装测试。2.5D封装采用硅底板再次封装和Redistribution进行高密度堆积。3D封装利用TSV技术实现不同芯片或组件的垂直堆叠与互连。

先进封装已被广泛应用于计算机、通信、消费类电子、医疗、航空航天等领域，推动着封装技术以及整个电子行业向前发展。目前，Flip Chip、2.5D封装、3D封装主要用于存储器、中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)等；圆片级封装主要应用于功率放大器、无线连接器件、射频收发器等。

先进封装技术实现了密度、集成度、性能等方面的重大突破，但这也对封装设备提出了全新的挑战。要实现复杂的先进封装工艺,就需要具备更精密和可靠的封装设备作为保障。其中，固晶机作为实现芯片与载板间牢固连接的关键设备，需要持续创新以适应先进封装的新工艺。

固晶机的重要作用有:

（1）先进封装对定位精度的要求达到微米量级，固晶机实现精密的芯片置放与定位,保证封装的高密度互连。

（2）通过热压、激光等方式实现无缺陷的芯片与载板间牢固的键合连接,保证质量。

（3）自动供料和传输系统,可以实现高效、稳定的大批量封装生产。

（4）在线监控系统,实现对关键工艺参数如温度、压力等的闭环控制,保证过程稳定。

国内外许多厂商都推出了专门面向先进封装的装备产品，苏州博众半导体打造的星驰系列固晶机是面向先进封装的多功能通用性固晶机，在满足稳定高精度贴片的同时，为客户提供极致的生产效率。其中DU9721产品采用开放式架构和模块化设计，为客户提供极致效率的按需定制能力，通过集成了点胶、自动换刀、热压贴合等功能，可处理多尺寸晶圆，能实现多种基板传送方式，满足固晶、MCM、Flip chip、SiP等封装工艺。

展望未来，固晶机与先进封装还有很大的提升空间。期待固晶机能在定位系统、新材料适配性、质量反馈与优化等方面获得新的技术突破，以满足先进封装对装备的更高要求，从而推动半导体电子产业迈上新的台阶。