芯片产业化过程中所使用UV膜与蓝膜特性分析

芯片产业化过程中所使用UV膜与蓝膜特性分析

杨跃胜 武岳山

（深圳市远望谷信息技术股份有限公司 西北大学 信息科学与技术学院）

摘 要：

为了提高Wafer加工工艺质量，推动芯片产业化的目的，理论上对比了UV膜和蓝膜的特性，实践中分别使用UV膜和蓝膜加工Wafer并做倒封装摘片实验，得出小芯片减薄划切时应用UV膜对倒封装生产线具有优越性，可以提高芯片摘取效率，可以防止崩片。同时结合实验，得到UV膜在应用中出现的一些问题，并给出解决办法，最终测试结果符合预期的结果。

0 引 言

物联网是基于互联网、RFID、传感器等技术和EPC等协议标准而形成无物不联的工程。物联网数据采集的前端需要大量电子标签通过阅读器无线读取相关数据，进而通过互联网传输至数据处理中心，而电子标签由标签天线和标签芯片组成，因此物联网的发展离不开芯片的产业化发展。芯片产业化是一个浩大的工程，每一个环节出现问题都会影响产业化过程的推进，尤其在芯片减薄划切至蓝膜加框的过程中，如果使用的粘性膜不当，将影响后端倒封装生产工艺的正常进行，本文主要介绍芯片在减薄、划片过程中所使用的UV膜和蓝膜的重要性，分别分析UV膜和蓝膜的特性，并通过现场试验的方式，阐述使用UV膜和蓝膜对芯片减薄划切和后生产制造环节的影响。

1 UV膜和蓝膜的重要性

Wafer在减薄之前，会在Wafer的正面贴一层粘性膜，该层膜的作用是在Wafer正面固定芯片，便于磨片机在Wafer的背面研磨硅片。一般研磨之前硅片的厚度在700 μm左右，研磨之后，Wafer的厚度变为200 μm，甚至达到120 μm的程度，具体将视客户要求和芯片的应用环境情况而定，即Wafer减薄过程。Wafer在划片之前，会将Wafer的背面粘一层膜，该层膜的作用是将芯片粘在膜上，可以保持晶粒在切割过程中的完整，减少切割过程中所产生的崩碎，确保晶粒在正常传送过程中不会有位移和掉落的情况，即芯片后封测环节中的划切过程。

如上所述，芯片减薄划切过程中都用到了一种用于固定Wafer和固定芯片作用的膜。实际生产过程中，该种膜一般使用UV膜或蓝膜。UV膜和蓝膜在芯片减薄划切过程中具有非常重要的作用，但两者特性有明显的区别。

2 UV膜和蓝膜的特性

UV膜和蓝膜均具有粘性，其粘性程度使用粘性剥离度来表示，通常单位使用N/20 mm或者N/25 mm，例如1 N/20 mm的意义是测试条宽度为20 mm，用180°的剥离角度从测试版上将其剥离的力是1 N。UV膜是将特殊配方的涂料涂布于PET薄膜基材表面，达到阻隔紫外光及短波长可见光的效果，图1所示为通用的UV膜结构图。一般UV膜由3层构成，其基层材质为聚乙烯氯化物，粘性层在中间，与粘性层相邻的为覆层（Release film），部分UV膜型号没有该覆层。

UV膜通常叫紫外线照射胶带，价格相对较高，未使用时有效期较短，它分为高粘性、中粘性和低粘性三种，对于高粘性的UV膜而言，其未经过紫外线照射时粘性很大，粘性剥离度大约在 5 000 m N/20 m m 到12 000 mN/20 mm左右，但是在紫外线灯光照射的时间延长和照射强度增加之后，剥离粘性度会降到1 000 mN/20 mm以下；对于低粘性的UV膜而言，未经过UV照射时，其剥离粘性度在1 000 mN/20 mm左右，而经过紫外线照射之后，其剥离粘性度会降到 100 mN/20 mm 左右；中粘性的UV膜的粘性剥离度介于高粘性UV膜和低粘性UV膜之间。低粘性的UV膜在通过一定时间和一定强度的紫外线照射后，尽管其粘性剥离度会降到100 mN/20 mm 左右，但在Wafer的表面不会有残胶现象，晶粒容易取下；同时，UV膜具有适当的扩张性，在减薄划片的过程中，水不会渗入晶粒和胶带之间。蓝膜通常叫电子级胶带，价格较低，它是一种蓝色的粘性度不变的膜，相对于未经过紫外线照射的高粘性UV膜，其粘性剥离度一般较低，对紫外线并不敏感，在（1 000 ~3 000）mN/20 mm间不等，而且受温度影响会发生残胶；最早命名是由于该胶带为蓝色，现在随着技术的发展，也陆续出现了其他的颜色，而且用途也得到拓宽。UV膜和蓝膜相比，UV膜较蓝膜稳定。UV膜无论在紫外线照射之前还是照射之后，UV膜的粘性度都比较稳定，但成本较高；蓝膜成本相对比较便宜，但是粘性度会随着温度的变化而发生变化，而且容易残胶。

3 UV膜和蓝膜在生产中的应用分析

通常来说，对于小芯片减薄划片时使用UV膜，对于大芯片减薄划片时使用蓝膜，因为，UV膜的粘性可以使用紫外线的照射时间和强度来控制，防止芯片在抓取的过程中漏抓或者抓崩。若芯片在减薄划切之后，直接上倒封装标签生产线，那么最好使用UV膜，因为倒封装标签生产线所使用的芯片一般均较小，而且设备顶针在蓝膜底部将芯片顶起，如果使用较大粘性剥离度的蓝膜，可能使得顶针在顶起芯片过程中将芯片顶碎。RFID芯片面积一般均小于750 μm×750 μm，蓝膜加框后的Wafer通常直接进行倒封装为Inlay或者标签，因此RFID芯片在后封测时通常使用UV膜。

蓝膜由于其受温度影响粘性度会发生变化，而且本身粘性度较大，因此，一般面积较大的芯片或者Wafer剪薄划切之后直接进行后封装工艺，而非直接进行倒封装工艺做Inlay时，可以考虑使用蓝膜 [7] 。现阶段，针对芯片尺寸小于1 mm的芯片，通常使用型号为D⁃184的低粘性UV膜。该UV膜仅仅有基层和粘性层，没有覆层，其基层为PVC材料，厚度为80 μm，粘性层为丙烯酸树脂漆（Acrylic），其厚度为10 μm，未经过紫外线照射之前的粘性剥离度为1 100 mN/25 mm，经过UV照射之后，粘性剥离度为70 mN/25 mm，因此其粘性范围可以在（70~1 100）mN/25 mm内调整。该型号的UV膜具有一些特点：其一，该型号的UV膜，在硅片表面使用剥离角度为180°进行剥离时，其速度可以达到300 mN/25 mm；其二，该UV膜规定了自己的照射条件，紫外线照射密度为230m W /cm2 ，紫外线照射功率为190 mJ/cm 2 ；其三，辐射的紫外线波长应在365 nm左右。该UV膜实际使用时可能出现了一些问题，即在倒封装生产线上出现了芯片漏抓的情况，主要是由于紫外线设备的功率没有达到指定的要求，因此，在照射过程中，需要延长照射时间，来补充照射强度不够的问题。如果遇到UV灯功率（能量）不足时，建议：其一，擦净UV灯管和灯罩，改善UV光的反射效果；其二，UV灯老化应更换，瑞森特UV灯使用寿命1 500 h就应该更换；其三，提高UV灯管单位长度内的功率，保证达到 80~120 W/cm；其四，紫外线灯管使用一段时间后，灯管应旋转 1 4 再用。采用D⁃184型UV膜实践加工了多片Wafer，当照射时间控制在40~45 s时，后端倒封装工艺进行非常顺利，若小于规定的时间，则会出现漏摘甚至崩碎的芯片，因此根据UV膜的特性，调整合适的粘性度，能够提高芯片产业化效率。

4 结 语

UV膜与蓝膜相比，它的粘性剥离度可变性使得其优越性很大，主要作用为：用于 Wafer 减薄过程中对Wafer进行固定；Wafer划切过程中，用于保护芯片，防止其脱落或崩片；用于Wafer的翻转和运输，防止已经划切之后的芯片发生脱落。规范使用UV膜和蓝膜的各个参数，根据芯片所需要加工的工艺，选择合适的UV膜或者蓝膜，既可以节省成本，亦可以加快推进芯片产业化。

武汉普赛斯电子取得蓝膜贴装装置专利，便于衔接至单片蓝膜的切割环节

金融界2024年10月1日消息，国家知识产权局信息显示，武汉普赛斯电子股份有限公司取得一项名为“种蓝膜贴装装置”的专利，授权公告号CN 221783171 U，申请日期为2024年1月。

专利摘要显示，本实用新型的技术方案提供一种蓝膜贴装装置，包括底板、压条、夹持件以及蓝膜框，所述底板上设置有立座，所述立座的一侧设置有侧板，且所述侧板的顶部与所述立座的侧面之间形成台阶；压条其搁置在所述台阶上，用于粘贴在蓝膜的一边沿上；夹持件其设置在所述侧板上，用于将所述压条夹持所述台阶上；蓝膜框其插装在所述立座的顶部。本实用新型通过压条粘贴着蓝膜移动至该粘贴装置，便于衔接至单片蓝膜的切割环节，再配合台阶以及夹持件，对压条快捷的夹紧定位，便于对蓝膜在蓝膜框上撑开，并进行蓝膜两端在蓝膜框两侧的卷边再粘贴，形成蓝膜的有效撑开和定位，不易产生卷曲，易于后续与芯片平整粘贴。

本文源自金融界

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