在当今快速发展的科技时代，半导体作为现代电子设备的核心组件，其性能和质量对整个电子系统的稳定性和效率起着至关重要的作用。
随着AI、HPC等高算力需求日新月异，作为算力载体的高性能芯片的需求也随之水涨船高，后摩尔时代来临，先进封装如WLCSP，FOWLP，PLP ，CoWoS, 2.5D封装(interposer）,3D封装（TSV）等也在不断革新，以满足更高性能、更小尺寸和更复杂功能的需求。
据Yole预测，2022-2028年先进封装市场将以10.6%的年化复合增长率增至786亿美元，且2028年先进封装占封装行业的比重预计将达到57.8%，先进封装将成为全球封装市场的主要增长极。[1] 梅特勒-托利多的产品解决方案贯穿封装材料质量控制，研发及封装工艺的过程检测。
图1：半导体封装路线[2]
封装用湿电子化学品质量检测
封装过程中会使用到各类的湿电子化学品，尤其是晶圆级封装等先进封装的工艺流程，对于电镀液，清洗液等材料的质量管控可以类比晶圆制造过程中的要求。不同工艺流程使用化学品种类的不同，会对同类化学品稀释得到不同浓度的药液，或者不同种类的化学品混配，以满足特定工艺段的应用需求，控制湿电子化学品质量对于封装工艺的效能有着重要的意义。
高通量的自动化滴定流程
新超越系列电位滴定仪和InMotion™自动进样器系统，可分析电镀槽液等药水中酸碱以及金属离子的含量，完全自动化和功能强大的实验室设备可实现较高的样品处理量，大大提升实验室工作效率。可选Coverup™密封滴定方案，防止氢氟酸等易挥发有毒有害溶液的挥发和污染，确保实验室人员的安全操作。
图2. 新超越系列电位滴定仪和InMotion™自动进样器系统
密度-色度- pH多参数联用
梅特勒托利多多参数联用检测方案，能够实现一次取样完成密度、折光率、色度、pH、电导率在内的多参数测定，相较于分别取样检测传统方案，自动化检测可提升样品检测效率，节省样品量，轻松应对大量样品量检测需求。
超纯水及清洁度测量
梅特勒托利多SevenExcellence多参数测试仪,能够在同一台设备上实现最多3组pH/电导率/离子浓度的测定。通过在仪表上设置不同的测试方法及流程并建立快捷键，可实现一键启动多个或某个特定pH/电导率/离子浓度测量方法，快速精确获得测量结果。在超纯水及清洗液清洁度测量过程中固定操作步骤，简化操作流程，获得高质量测量结果的同时节约宝贵操作台面空间。
图3. SevenExcellence多参数测试仪
封装用键合丝检测
键合丝线会在微型芯片和芯片基板之间建立电气的互联，广泛用于大规模集成电路和分立元件的电极内引线。随着半导体技术的日益微型化，键合丝线已成为芯片封装环节的重要物料。在2023年7月开始执行的标准 GB/T8750-2022《半导体封装用金基键合丝、带》中建议的键合线轴长度检测设备和方案是采用最小分度值为0.001mg的电子天平，分别称量采样丝/带重量与丝/带总重量，用相除的方式计算丝线长度。
图4. XPR微量天平
键合金丝作为金基材料，样品比较昂贵，梅特勒-托利多推荐可读性达到百万分位的XPR微量天平，对于典型质量为 0.2至 2mg的样品可以将称量误差抑制在1%以内；同时，独特的管线状样品定制秤盘，降低丝线取样放的操作难度。
封装用环氧，硅凝胶等材料热性能评估
在封装的塑封环节通常采用低温的聚合物来实现。例如，导电环氧银胶用于芯片和基板的粘接，环氧塑封料用于芯片的模塑封，以及底部填充胶用于倒装焊芯片与基板间的填充等。封装材料必须满足一定的机械、热以及化学特性要求，以确保封装效果以及整个器件的可靠性。全套热分析技术为半导体封装材料的性能评估和热失效分析提供全面、创新的解决方案，用于工艺的CAE模拟仿真。
差示扫描量热仪DSC可以精准评估封装材料的Tg、固化度、熔点和Cp。热重TGA或同步热分析仪TGA/DSC可以准确测量封装材料的热分解温度及热分解动力学可以评估焊料在一定温度下的焊接时间。热机械分析仪TMA可以精准测量封装材料固化时的热收缩、CTE和Tg。动态机械分析仪DMA提供封装材料准确的模量模量、泊松比、断裂伸长率等力学数据。
图5. 梅特勒托利多热分析产品测试方案
梅特勒托利多在半导体封测行业提供了一系列解决方案，不仅在晶圆切割总有机碳分析仪用于对有机物污染水平的实时监测，还有超纯水的在线电导率等在线分析方案，我们的实验室分析仪器产品覆盖了键合丝称量、化学品水分含量测定、电镀液金属离子含量检测、封装材料及基板热性能检测等关键工艺点，这些解决方案体现了梅特勒托利多在半导体行业中的专业性和技术实力。
[1] 杨钟, 摩尔定律重要方向，先进封装大有可为, 2024-5-13
[2] Yole, Technology & Market Trends for Advanced Packaging, 2023
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