空气轴承技术总结以及在半导体先进封装的应用-文末下载

文摘   2024-10-31 18:12   韩国  

空气轴承在半导体制造中起着至关重要的作用,特别是在需要高精度和低摩擦的工艺中。

主要应用:研磨和抛光.超精密机床.半导体检测设备.半导体制造.先进封装设备等等!

主要类型:

工作原理:空气轴承在一层薄薄的空气上工作,空气作为润滑剂,几乎无摩擦地运动。与传统的滚动轴承相比,这一特性显著降低了磨损和能耗,使其成为精度和可靠性至关重要的应用的理想选择。

空气轴承主要优点:

定位精度高、重复精度高:空气轴承没有机械接触,几乎无摩擦。以降低能耗并改善运动控制.这也意味着它们不会出现粘滑效应或滞后现象,从而能够实现纳米级的定位精度和可重复性。

高稳定性和准确性:空气轴承在运行过程中提供出色的稳定性,从而提高了过程中的准确性。几乎可以消除俯仰、滚动和偏航误差,以及旋转空气轴承的倾斜和摆动误差。迟滞(输入和输出之间的滞后)和间隙(系统中的游隙)是机械系统中影响接触部件(例如滚珠轴承)的常见问题。空气轴承是非接触式的,不会出现这些问题。它们对输入命令提供即时且可重复的响应,这对于超精确定位和控制至关重要。

可靠的运动控制:减少或消除摩擦意味着稳定时间更短,因为无需等待(相对)较慢的伺服环路来克服摩擦的影响。这也意味着性能的主要变量变成了伺服带宽、有效负载和机器共振,使得性能随着时间的推移非常稳定和可预测。

精确的力控制:空气轴承的无摩擦特性作为力发生器或传感器运行的精密平台,可以低至毫牛顿水平。没有滚动元件导致运动扰动,空气轴承可以保持高度一致的受控速度。传统的滚珠轴承在加速度超过 1G 时可能会开始打滑。这种高动态响应使它们适合需要快速精确定位的应用,例如激光切割、半导体晶圆处理和扫描系统。

低颗粒产生和低发热:没有接触部件,空气轴承几乎不产生颗粒。这对半导体设备尤其重要!先进封装的热压键合中,热干扰带来的热量有很多影响!

先进封装之热压键合的应用:

热压键合不同于其他键合技术,如引线键合或倒装芯片键合。它特别适合高密度互连应用,通常用于系统级封装 (SiP) 或 3D 集成电路 (IC) 等先进封装方法。该工艺有助于实现更好的电气性能和热管理。

热压键合是半导体封装中使用的一种工艺,涉及使用热量和压力连接材料。其中键合头通常采用空气主轴旋转机制来提高精度和效率。

图源:中国电子科技集团公司第二研究所

空气主轴装置:空气主轴采用无摩擦设计,在旋转主轴和其外壳之间使用气垫。这种设计允许高速旋转,同时保持精度。

主要优点:气动主轴的高速能力非常适合处理精细材料而不会损坏它们,从而确保键合过程中的质量和可靠性。

其主要关键技术有以下几点:

粘合头:通常配备空气主轴旋转机构,以确保对粘合过程进行精确控制。空气主轴可实现平稳快速的移动。

加热元件:通常包括红外加热器或加热板,可快速将芯片加热到所需的粘合温度。将基板加热到所需的粘合温度,通常在 200°C 到 400°C 之间,具体取决于所用的材料。

压力控制系统:这可确保在粘合区域均匀施加正确的压力。

冷却技术:键合期结束后,逐渐降低温度以避免热冲击,因为热冲击可能会损坏组件.

参考来源:https://www.linearmotiontips.com/common-applications-for-air-bearings/

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