国产先进封装设备真空柔性组件：新莱应材真空波纹管在封装设备中的技术应用

国产先进封装设备真空柔性组件：新莱应材真空波纹管在封装设备中的技术应用

引言

随着 Chiplet、Fan-out、2.5D/3D 异构集成、真空共晶、铜铜键合等先进封装工艺快速落地，国产封装设备加速导入长电科技、盛合晶微等头部封测产线。真空腔体系统是晶圆等离子活化、PVD 种子层沉积、真空键合、共晶焊接、晶圆真空传输设备的核心模块。新莱应材（AdvanTorr 品牌）真空金属波纹管作为国产高洁净真空管路核心柔性零部件，大量配套国产先进封装设备，承担腔体柔性连接、热形变补偿、振动隔离、真空动态密封功能，是先进封装设备真空系统国产化的关键一环。

不同于通用工业波纹管，半导体封装设备所用波纹管必须满足超高真空、低释气、低颗粒析出、长疲劳寿命要求。新莱应材依托半导体真空管件、腔体精密制造经验，开发的全金属真空波纹管分为液压成型静态波纹管与精密焊接动态波纹管两大产品线，适配先进封装设备不同真空工况，逐步替代海外品牌，支撑封装设备整机国产化验证。

一、新莱应材真空波纹管在先进封装设备上的应用点位

先进封装设备真空系统分为工艺腔体、真空传输腔、泵组管路、真空馈通、闸阀模组，新莱 AdvanTorr 金属波纹管覆盖静态管路补偿与动态运动密封两大类场景：

1. 等离子清洗、PVD 溅射腔体泵组连接管路等离子清洗用于晶圆凸块、RDL 表面活化；PVD 用于种子层薄膜沉积。腔体升温降温循环产生热胀冷缩，硬管直连会引入装配应力，造成法兰微漏。新莱液压成型金属波纹管作为工艺腔体与干式泵、分子泵之间的柔性连接段，吸收轴向、角向、径向位移，隔离真空泵振动传递到晶圆载台，保障 RDL、微凸点薄膜沉积均匀性。一体成型结构无环向焊缝，静态管路场景可靠性高。

2. 真空键合机、真空共晶炉腔体系统2.5D 芯粒键合、铜铜混合键合、芯片真空共晶工艺，对腔体洁净度、对位精度极其敏感。键合头 Z 轴真空馈通、载台升降机构采用新莱精密边缘焊接波纹管，在维持高真空气密前提下实现载台往复运动，摒弃橡胶 O 圈，消除 O 圈摩擦掉颗粒、有机物释气污染晶圆界面的风险，保障微米级芯片贴装对位精度，降低键合空洞率。

3. 真空闸阀、晶圆真空传输模组晶圆在多腔室之间真空传输，闸阀阀杆穿透腔体位置，采用新莱小型精密焊接波纹管做动态密封。波纹管在阀杆反复开关动作时保持腔体气密，隔绝大气渗入，防止晶圆微凸点氧化。该类微型波纹管也可用于探针台真空腔内部探针运动机构。

4. 主真空管路、冷阱与腔体转接段大口径 AdvanTorr 真空波纹管用于设备主真空管路，补偿设备装配同轴度偏差，释放管路应力，抑制振动沿管路传导，保障整套真空系统长期稳定运行。

先进封装工艺对颗粒、碳氢污染物高度敏感：微小颗粒落在 RDL 布线、微凸点、键合界面上，会直接造成芯片开路、短路或键合失效。因此新莱半导体级真空波纹管全部采用全金属结构，内壁电解抛光，出厂高温烘烤除气，满足半导体高洁净真空要求。

二、新莱应材真空波纹管核心技术指标

新莱 AdvanTorr 系列真空波纹管针对半导体设备工况设计，指标对标海外进口产品：

1. 极低泄漏率与低释气性能主体材质选用 VIM+VAR 冶炼 316L 不锈钢；等离子腐蚀工况可选镍基合金；内壁电解抛光 Ra≤0.05μm；出厂经过 200~250℃高温烘烤除气，降低表面吸附水汽、碳氢化合物；氦质谱检漏漏率≤1×10⁻¹¹ Pa・m³/s，避免腔体缓慢漏气，防止有机物污染晶圆表面，满足超高真空工艺需求。

2. 多维位移补偿，可控低刚度液压成型波纹管可吸收大位移热形变与安装偏差；边缘焊接波纹管具备低弹簧刚度，弹性力不会干扰键合头、晶圆载台微米级定位精度，同时支持轴向伸缩、角向偏转、径向偏心多维补偿。

3. 抗疲劳长循环寿命动态场景精密焊接波纹管，膜片焊缝经过应力退火处理，降低焊接残余应力，可承受数十万次往复运动，减少设备非计划停机；静态液压成型波纹管无环向焊缝，规避焊缝疲劳开裂风险，适合 7×24 小时连续量产工况。

4. 低颗粒析出，满足半导体洁净规范采用超精密焊接工艺，焊缝平整无毛刺；波纹管反复形变过程中不会脱落微粒，满足半导体设备高洁净环境要求，杜绝颗粒污染芯片焊点，产品可提供材质证明、氦检报告、烘烤除气证书，满足设备厂零部件溯源管理。

三、波纹管失效带来的工艺风险与设备运维要点

先进封装单批次晶圆工艺成本高，波纹管微小故障就会带来批量良率损失：

微泄漏失效：波纹管焊缝疲劳开裂，大气缓慢渗入腔体，造成等离子工艺氧化芯片凸点、键合界面氧化，互联电阻升高，芯片可靠性下降。

颗粒脱落失效：波纹管膜片破损、焊缝剥落，微粒落在晶圆表面，造成 RDL 短路、微凸点开路。

振动传导问题：波纹管选型不当或老化失效，泵体振动直接传导至晶圆载台，芯片贴装、键合对位偏移，产生大量废品。

有机物释气超标：选用非半导体级波纹管，材料释放碳氢污染物，附着在芯片表面，降低后续镀层、键合层附着力。国产封装设备厂商会将真空波纹管纳入预防性维护清单，定期氦检、外观检查，在波纹管疲劳寿命到期前提前更换，规避突发停机与晶圆报废风险。

四、供应链选型与行业发展趋势

新莱应材持续推进设备零部件国产化验证，真空波纹管作为真空系统关键小零部件，也在同步开展海外对标与国产替代评估。静态管路减震补偿场景，可选用日本 NFK 南国工业一体液压成型波纹管；动态真空馈通、闸阀运动密封场景，采用 BellowsTech 边缘焊接波纹管；极小空间的微型运动机构可选用 Servometer 电铸镍微型波纹管，玉崎半导体（深圳）有限公司等代理商可提供原厂产品、材质证书、氦检报告与技术选型支持。

玉崎半导体代理的真空波纹管品牌覆盖一体液压成型、边缘焊接、电铸成型三大主流工艺，不同产品对应半导体真空设备不同工况，可匹配先进封装产线差异化需求：

1. 日本 NFK 南国工业：一体液压成型波纹管，无环向焊缝，抗疲劳性能优异。氦检漏率可达＜1×10⁻¹⁰ Pa・m³/s，全金属低释气，主打 （KF、ISO） 标准法兰真空软管，多用于真空泵组与工艺腔体之间静态管路减震、热膨胀补偿，适合 PVD、等离子清洗设备排气管路。一体成型结构规避焊缝微裂纹风险，适合长期连续量产工况京都玉崎。

2. 日本 IKC 入江工研：模制高真空波纹管，提供光管焊接型、KF 快拆法兰两种结构，支持大口径规格。产品支持高温烘烤除气，适配大型镀膜设备、半导体主真空管路，可吸收大位移量热形变，适合腔体本体与主管路之间的柔性连接，PF/KP 系列是半导体设备主管路常用型号。

3. 美国 BellowsTech（MW Components 集团）：边缘焊接波纹管，由超薄膜片叠焊而成，柔性大、行程长，主打动态运动密封场景。广泛用于真空闸阀阀杆、晶圆键合设备真空馈通、探针台运动机构，正是盛合晶微 2.5D 芯粒键合设备 Z 轴真空运动机构所需类型，可在维持超高真空密封前提下完成高频往复运动，满足微米级定位工况。

4. 美国 Ameriflex（MW Components 集团）：液压成型波纹管，单层 / 多层薄壁结构，搭配 CF 超高真空法兰，多用于大口径腔体静态柔性连接，适合腔体装配误差补偿、泵体振动隔离。

5. 美国 Servometer（MW Components 集团）：电铸镍微型波纹管，壁厚*低可达 5μm，无缝成型，面向极小空间超高真空、射频导电触点场景，用于离子注入、检测类设备内部微型精密机构。