固晶机(die bonder)是将半导体芯片精确放置并贴合到基板或封装上的过程。这一制程对于建立可靠的电气和机械连接至关重要,也是传统封装工艺中非常关键的一步,其主要流程是将单颗芯片从已经切割好的wafer上抓取下来,并放置在基板对应的die flag上,利用银胶(epoxy)把芯片和基板粘接起来。
固晶机结构组成主要有:输入装置,轨道模组,点胶模组,吸取模组,顶针模组,晶圆台模组,晶圆上料模组,输出模组等。
其主要动作可简单描写为以下3种:1.画胶(Dispense);2.取芯(Pick up);3.固晶(bonding).
那么如何针对高性能固晶机的开发呢,其主要技术重点有哪些?下面详细进行总结:
高精度和高速度:固晶过程通常需要微米级别精度,以确保芯片正确放置在基板上。未对准可能导致电气短路、断路或机械完整性差。尤其是固晶Z 轴误差,错位会导致键合失败或缺陷。
一般解决方法是采用补偿系统:在高精度微动系统中使用补偿算法可以最大限度地减少误差并提高固晶精度。
热管理:固晶机必须有效地管理热量。固晶键合过程中的温度变化会导致键合焊盘上产生热应力,可能导致凸块位移或不润湿。集成更好的热管理和焊接技术(例如无焊剂焊接)可以防止热引起的错位并提高键合可靠性。先进的固晶机具有局部加热系统和热管理解决方案,可确保一致的热分布。这种控制水平对于避免芯片翘曲、应力引起的裂纹等.
高速运动控制:随着芯片键合机速度的提高,通过快速而准确的运动控制来保持精度变得更加困难。高速键合还会引入振动,从而影响键合精度和整体质量。
解决方法:采用高级运动算法,如震动抑制和温度补偿算法等!先进的软件算法以实现运动控制和反馈调节对于优化键合机的速度和精度至关重要。实时反馈回路使机器能够在键合过程中进行调整,补偿任何错位或热漂移。
光学和力传感器:先进的键合机配备光学系统,可实时监测芯片放置和对准。高分辨率相机和激光对准系统为亚微米级贴装提供了必要的精度。力传感器监测键合过程中施加的压力,确保芯片不受损坏,键合正确形成。
机械振动:键合头的高速移动会引起机械振动,这会对放置精度产生负面影响。必须将这些振动降至最低,以确保芯片准确地放置在基板上。
可采用主动振动控制:为了最大限度地减少机械振动的影响,一些键合机采用了主动振动控制系统。这些系统使用传感器和执行器实时检测和抵消振动,确保即使在高速下也能稳定地放置芯片。
先进的冷却系统:为了管理散热,高性能键合机通常采用先进的冷却系统,例如液体冷却通道或热电冷却器。这些系统有助于在整个键合平台上保持一致的温度,防止芯片和基板上产生热应力。
耐磨材料:为了减少机器部件的磨损,在键合头和平台的关键区域使用耐磨材料,例如陶瓷或类金刚石碳 (DLC) 涂层。
实时过程监控:先进的键合机使用实时过程监控系统来跟踪键合过程中的关键参数,例如温度、压力和对准。如果检测到与所需工艺条件的任何偏差,机器可以自动进行调整以确保正确形成键合。
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