HYTURN合盾环保|晶圆级封装工厂重金属废水处理
使用蒸发结晶一体设备EVCM处理晶圆级封装工艺中产生的含重金属废水，年废水量减少95%
来源:合盾环保
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作者:合盾
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发布时间: 2023-01-12
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晶圆级封装(Wafer Level Packaging，缩写WLP)是一种先进的封装技术，因其具有尺寸小、电性能优良、散热好、成本低等优势，近年来发展迅速。根据Verified Market Research 研究数据，晶圆级封装市场 2020 年为 48.4 亿美元，预计到 2028 年将达到 228.3 亿美元，从 2021 年到 2028 年的复合年增长率为 21.4%。
不同于传统封装工艺，晶圆级封装是在芯片还在晶圆上的时候就对芯片进行封装，保护层可以黏接在晶圆的顶部或底部，然后连接电路，再将晶圆切成单个芯片。
相比于传统封装，晶圆级封装具有以下优点：
1.封装尺寸小 由于没有引线、键合和塑胶工艺，封装无需向芯片外扩展，使得WLP的封装尺寸几乎等于芯片尺寸。
2.高传输速度 与传统金属引线产品相比，WLP一般有较短的连接线路，在高效能要求如高频下，会有较好的表现。
3.高密度连接 WLP可运用数组式连接，芯片和电路板之间连接不限制于芯片四周，提高单位面积的连接密度。
4.生产周期短 WLP从芯片制造到、封装到成品的整个过程中，中间环节大大减少，生产效率高，周期缩短很多。
5.工艺成本低 WLP是在硅片层面上完成封装测试的，以批量化的生产方式达到成本最小化的目标。WLP的成本取决于每个硅片上合格芯片的数量，芯片设计尺寸减小和硅片尺寸增大的发展趋势使得单个器件封装的成本相应地减少。WLP可充分利用晶圆制造设备，生产设施费用低。
目前，晶圆级封装技术已广泛用于闪速存储器、EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驱动器、射频器件、逻辑器件、电源／电池管理器件和模拟器件(稳压器、温度传感器、控制器、运算放大器、功率放大器)等领域。
随着应用领域的不断扩展，半导体产业生产过程中所固有的环境问题越来越突出，半导体制造工艺中，需使用不含任何离子、颗粒、氯或二氧化硅的超纯水（Ultra-Pure Water，简称UPW）来制造不含任何杂质的半导体，根据资料显示：每块 30 厘米长的集成电路板在您的手机中安装芯片至少需要2,000 加仑的 水才能生产。这是因为每个芯片都需要用超纯水 (UPW) 冲洗 - 纯水被认为是工业溶剂 - 以去除制造过程中的碎屑(离子、颗粒、二氧化硅等)并防止芯片受到污染. 制造 1,000 加仑的 UPW需要1,400-1,600 加仑的自来水。水资源循环利用已经成为各大半导体晶圆工厂关注的重中之重问题。
以影像传感芯片晶圆级封装为例，其生产流程主要如下图
其中清洗，金属化，增厚，腐蚀等环节均产生相应的生产废水。
由传感器芯片晶圆级封装生产流程可知，生产废水包括高浓度废液、工件切割废水、研磨含硅废水、酸碱废水、含重金属 （镍、钯、铜、锌、金）废水、含氰废水、含氮废水和超纯化水。工厂会对废水进行分类收集、分质处理。
高浓度废液一般委托有资质单位处置；工件切割废水经处理后回用于生产，浓水与研磨含硅废水经处理达标后进市政污水管网；酸碱废水经处理达标后进市政污水管网；含金清洗废水收集后直接委托有资质单位处理；含氰废水经精密过滤+阴离子交换器破氰后可回用于漂洗槽；产生的超纯化废水回收到纯水制备设备用作制纯水用；含氮废水通过废水收集池单独收集后，经厂内物化处理+膜分离浓缩系统+低温蒸发结晶系统，处理达标后回用，无废液外排；含重金属（镍、钯、铜、锌、钛）废水分类收集，采用物化处理+高效抗污染膜分离浓缩系统（多介质过滤器+UF 成套+树脂吸附+RO 系统）+蒸发结晶一体系统处理后全部回用不外排。
含重金属废水使用蒸发结晶系统得以实现废液近零排，企业可在工厂内处理含重金属废水，无需受制于排放量约束，产能可大大提高。于此同时，蒸馏水还可回用至产线，减少淡水使用成本。以合盾蒸发结晶一体设备EVCM-250为例，可将含重金属废水浓缩至95%-98%，产生的蒸馏水经纯水制备后，回用至三级漂洗车间；分离后极少量重金属废泥委外处理。企业一般3-6个月即可收回投资成本。项目应用于多家半导体厂家，均通过当地环保验收，排污总量可控，排口监测数据稳定达标。
随着半导体需求增长，晶圆级先进封装技术应用必将扩大，半导体行业使用、处理和管理水资源变得愈加重要。面对这一挑战，关于废水再生、减少浪费和提高效率的方案，将持续被关注，合盾环保助力半导体企业评估和改善产品在其整个生命周期内的耗水量和环境影响，在共同实现废水再生方面发挥主导作用。未来，合盾将携手半导体企业将从一些老旧废水处理设备，含重金属废水整合到更合理的综合废水处理设备，减少重金属废水总量，并改善排放水的质量，我们相信科技能够打造更美好的世界。
