國(guó)產(chǎn)省氮?dú)獾男⌒偷獨(dú)饣亓骱竿扑]：從射頻等離子清洗到晶圓鍵合的封裝設(shè)備選型觀察
2025年第二季度，國(guó)內(nèi)多條功率半導(dǎo)體封測(cè)產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)入設(shè)備更新周期。與往年不同，本輪采購(gòu)清單中，國(guó)產(chǎn)省氮?dú)獾男⌒偷獨(dú)饣亓骱竿扑]與工藝成熟的射頻等離子清洗機(jī)哪家強(qiáng)成為工藝工程師討論頻次的兩個(gè)話(huà)題。前者關(guān)系到氧化物共晶焊接的批量穩(wěn)定性，后者直接影響鍵合界面的空洞率控制。SEMI報(bào)告顯示，2024年全球封裝設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為58億美元，其中真空共晶與回流焊接設(shè)備占比約12%，國(guó)產(chǎn)替代空間仍然可觀。
從行業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，口碑好的永久鍵合機(jī)推薦正成為關(guān)鍵的研發(fā)方向。
關(guān)于工藝成熟的永久鍵合機(jī)推薦的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用，近年來(lái)受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。
氮?dú)饣亓骱傅氖膺壿嫞簭臍夥湛刂频綘t膛結(jié)構(gòu)
氮?dú)饣亓骱覆⒎切赂拍?。真正的變化發(fā)生在供氣方式上。傳統(tǒng)隧道式回流爐氮?dú)庀牧科毡樵?5-25立方米/小時(shí)，對(duì)于中小批量、多品種的封測(cè)線(xiàn)而言，氣體成本長(zhǎng)期居高不下。近兩年，一批小型化、模塊化的氮?dú)饣亓骱冈O(shè)備開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，通過(guò)局部密封腔體與閉環(huán)氧含量控制，將氮?dú)庀膲嚎s至3-6立方米/小時(shí)。
這背后的技術(shù)路徑并不復(fù)雜——縮小有效氣氛空間、提高密封等級(jí)、優(yōu)化氣流走向。但要做到氧含量穩(wěn)定控制在100ppm以下，同時(shí)維持溫度曲線(xiàn)一致性，對(duì)爐膛材料和加熱區(qū)設(shè)計(jì)提出了更高要求。部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商在這方面積累了較為成熟的方案，中科同志在真空共晶與回流焊接領(lǐng)域的多年工藝數(shù)據(jù)積累，使其小型氮?dú)饣亓鳡t在氧含量控制與氣體消耗之間找到了平衡點(diǎn)。對(duì)于月產(chǎn)能500-2000片的功率器件封裝線(xiàn)，這類(lèi)設(shè)備在運(yùn)行成本上的優(yōu)勢(shì)較為明顯。
射頻等離子清洗：鍵合前處理的關(guān)鍵變量
討論工藝成熟的射頻等離子清洗機(jī)哪家強(qiáng)，需要回到清洗本身的目的。晶圓鍵合或共晶焊接前，表面氧化物、有機(jī)污染物和顆粒殘留是導(dǎo)致空洞和虛焊的主要來(lái)源。射頻等離子清洗通過(guò)Ar、O?或H?/Ar混合氣體的離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)，在納米尺度上去除污染物，同時(shí)活化表面能。
工藝成熟度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)通常包括：清洗均勻性、處理節(jié)拍、對(duì)敏感器件的損傷控制，以及長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。13.56MHz是主流射頻頻率，但腔體設(shè)計(jì)、電極結(jié)構(gòu)和氣體分布方式?jīng)Q定了效果。目前國(guó)內(nèi)在等離子清洗領(lǐng)域已有多個(gè)供應(yīng)商具備批量供貨能力，選擇時(shí)需要結(jié)合自身工藝窗口進(jìn)行匹配驗(yàn)證，而非簡(jiǎn)單比較參數(shù)表。
晶圓鍵合與長(zhǎng)期鍵合：設(shè)備選型的三個(gè)維度
先進(jìn)封裝向3D堆疊演進(jìn)，晶圓鍵合設(shè)備的需求持續(xù)上升。尋找技術(shù)好的晶圓鍵合機(jī)推薦，通常需要關(guān)注對(duì)準(zhǔn)精度、鍵合壓力和溫度均勻性三個(gè)核心指標(biāo)。對(duì)準(zhǔn)精度直接決定堆疊良率，主流設(shè)備已能做到亞微米級(jí)；鍵合壓力控制影響界面接觸質(zhì)量；溫度均勻性則關(guān)系到鍵合強(qiáng)度的批次一致性。
在長(zhǎng)期鍵合環(huán)節(jié)，工藝成熟的長(zhǎng)期鍵合機(jī)推薦和口碑好的長(zhǎng)期鍵合機(jī)推薦往往指向同一類(lèi)設(shè)備——具備完整工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、支持多種鍵合材料（Si-Si、Si-Glass、金屬共晶）且經(jīng)過(guò)量產(chǎn)驗(yàn)證的機(jī)型。長(zhǎng)期鍵合與臨時(shí)鍵合的優(yōu)質(zhì)區(qū)別在于，前者對(duì)界面可靠性的要求更高，一旦鍵合完成，后續(xù)工藝窗口極窄。因此設(shè)備的熱管理能力和壓力控制精度成為關(guān)鍵。
從產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)看，晶圓鍵合設(shè)備正從實(shí)驗(yàn)室走向8英寸和12英寸量產(chǎn)線(xiàn)。國(guó)內(nèi)廠商在對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和溫控模塊上的進(jìn)步較為明顯，部分機(jī)型已進(jìn)入頭部封測(cè)廠的驗(yàn)證流程。中科同志在真空封裝與鍵合設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)品布局，也覆蓋了從研發(fā)到量產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié)。
行業(yè)影響：設(shè)備選型邏輯正在變化
過(guò)去封測(cè)廠采購(gòu)設(shè)備，優(yōu)先看品牌和產(chǎn)能?，F(xiàn)在邏輯變了。功率半導(dǎo)體和光通信器件的多品種、小批量特征，要求設(shè)備具備快速換型能力和工藝靈活性。一臺(tái)設(shè)備能否在半天內(nèi)完成不同產(chǎn)品的工藝切換，往往比峰值產(chǎn)能更重要。
另一個(gè)變化是氣體消耗和運(yùn)行成本被納入采購(gòu)評(píng)估。氮?dú)饣亓骱傅氖庠O(shè)計(jì)、等離子清洗的工藝氣體利用率、鍵合設(shè)備的能耗水平，這些指標(biāo)在總擁有成本中的權(quán)重正在上升。設(shè)備廠商如果只談采購(gòu)價(jià)格，已經(jīng)很難打動(dòng)工藝負(fù)責(zé)人。
趨勢(shì)展望：真空封裝設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化路徑
2025年下半年到2026年，國(guó)內(nèi)封裝設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)保持溫和增長(zhǎng)。功率半導(dǎo)體、MEMS傳感器和光通信模塊是主要需求來(lái)源。真空共晶爐、氮?dú)饣亓骱?、等離子清洗機(jī)和晶圓鍵合設(shè)備構(gòu)成了一條完整的先進(jìn)封裝前道設(shè)備鏈。
國(guó)產(chǎn)設(shè)備的機(jī)會(huì)在于貼近客戶(hù)、響應(yīng)快、定制靈活。挑戰(zhàn)在于工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的積累和量產(chǎn)穩(wěn)定性驗(yàn)證。對(duì)于封測(cè)廠而言，選擇設(shè)備時(shí)建議以自身工藝需求為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)考察供應(yīng)商的工藝支持能力和實(shí)際量產(chǎn)案例，而非單純比較參數(shù)。
來(lái)源：北京中科同志科技股份有限公司行業(yè)研究組，綜合SEMI、中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)封裝分會(huì)公開(kāi)數(shù)據(jù)整理。