다이 본딩 공정: 다이 본딩 장비는 어떻게 정확도와 수율을 제어하는가

다이 본딩은 흔히 웨이퍼에서 다이를 분리하여 리드프레임, 기판 또는 캐리어에 부착하는 간단한 픽앤플레이스(pick-and-place) 작업으로 설명됩니다. 하지만 실제 생산 과정에서는 정확한 위치 선정만이 결과의 일부일 뿐입니다.

다이 본딩 공정에서는 다이를 어떻게 집어 올리는지, 본딩 재료를 어떻게 도포하는지, 다이와 기판을 어떻게 정렬하는지, 힘과 높이를 어떻게 관리하는지, 그리고 경화, 납땜 또는 기타 후속 본딩 단계 동안 어셈블리가 어떻게 작동하는지까지 제어해야 합니다.

이러한 이유로 배치 사양이 유사한 두 대의 다이 본딩 장비라도 동일한 패키지에서 매우 다른 결과를 나타낼 수 있습니다. 비전 시스템, 이젝터, 본드 헤드, 디스펜서, 히터, 툴링 및 재료 처리 구성이 동일하지 않을 수 있기 때문입니다.

다이 본딩 기계의 실제 제어 기능은 무엇일까요?

다이 본더는 여러 개별 공정을 하나의 반복 가능한 조립 순서로 연결합니다. 정확한 순서는 제품과 접합 재료에 따라 다르지만, 대부분의 다이 본딩 공정은 다음과 같은 다섯 가지 기능 단계를 포함합니다.

1. 다이의 제시 및 식별

2. 주사위를 손상시키거나 오염시키지 않고 고르기

3. 접착 재료 및 기판 준비

4. 제어된 조건 하에서 금형을 정렬하고 배치합니다.

5. 결과를 검사하고 조립품을 하류로 이송합니다.

이 기계는 다이 접착 접합부의 신뢰성을 독립적으로 보장하지 않습니다. 선택된 재료와 패키지 디자인에 필요한 조건을 생성하고 제어하는 ​​역할을 합니다.

에폭시 다이 접착의 경우, 최종 접합은 접착제가 경화될 때까지 이루어지지 않을 수 있습니다. 공융 접합 또는 솔더 접합의 경우, 결과는 온도, 분위기, 표면 상태 및 젖음성에도 영향을 받습니다. 은 소결의 경우, 다이 본더는 재료 도포, 배치 및 가접을 수행하고 최종 치밀화는 다른 공정에서 이루어질 수 있습니다.

웨이퍼와 기판 사이의 다이 본딩 공정

1. 다이 프레젠테이션 및 웨이퍼 맵핑

이 공정은 알려진 다이 소스에서 시작됩니다. 다이는 다이싱된 웨이퍼 프레임, 와플 팩, 젤팩, 트레이, 피더 또는 기타 캐리어에 담겨 공급될 수 있습니다.

웨이퍼에서 다이를 직접 선택할 경우, 기계는 다음과 같은 조정이 필요할 수 있습니다.

• 웨이퍼 식별 및 방향 설정

• 웨이퍼 맵 또는 양호 다이 정보

• 사망 위치 및 거리 식별

• 프레임 움직임 및 팽창 조건

• 이젝터 위치 및 픽업 타이밍

• 불량품 또는 불량 금형 처리

올바른 웨이퍼 직경을 지원하는 장비라 하더라도 프레임 유형, 이젝터 배열, 웨이퍼 맵 형식 또는 다이 픽 방식이 제품과 일치하지 않으면 적합하지 않을 수 있습니다.

2. 다이 배출 및 픽업

다이는 테이프에서 분리하여 균열, 파손, 회전 또는 오염 없이 본드 헤드로 옮겨야 합니다.

이 단계는 프로세스에 다음이 사용될 때 더욱 어려워집니다.

• 아주 작은 다이

• 얇거나 휘어진 다이

• 취성 화합물 반도체 재료

• 표면적이 넓은 대형 다이

• 상단 구조가 민감한 다이

• 긁힘에 취약한 뒷면 코팅 또는 금속화

이젝터 니들, 지지대 형상, 테이프 상태, 픽업 툴, 진공 레벨 및 동작 프로파일은 서로 연관되어 작동합니다. 고장 메커니즘을 이해하지 못한 채 이젝터 이동 거리나 진공 레벨을 높이면 불완전한 픽업 문제가 다이 균열이나 표면 손상으로 이어질 수 있습니다.

3. 접착 재료 준비

기계는 다이 접착 재료를 배치하기 전에 분배, 스탬핑, 담그기 또는 기타 방법으로 제공해야 할 수 있습니다.

재료명만으로는 적합한 장비를 정의하기에 충분하지 않습니다. 점도, 충전재 함량, 토출 크기, 가사 시간, 보관 조건 및 요구되는 패턴에 따라 적합한 토출 기술이 달라질 수 있습니다.

4. 비전 정렬

비전 시스템은 금형과 최종 표면의 기준 특징을 식별합니다. 그런 다음 기계는 배치 전에 필요한 X, Y 및 회전 보정값을 계산합니다.

안정적인 정렬은 카메라 해상도뿐만 아니라 다른 요소에도 달려 있습니다. 시스템은 다음 사항들도 관리해야 합니다.

• 반사형, 투명형 또는 저대비 표면

• 다이 방향 변경

• 기판 기준점 및 패키지 참조

• 툴센터 및 카메라 교정

• 제품 간 높이 차이

• 가열 접합 중 열팽창

• 재료에 의해 발생하는 접합 후 움직임

비전 시스템은 다이를 배치하기 전에 정확한 위치를 파악할 수 있지만, 압축, 경화 또는 솔더 리플로우 과정에서 최종 위치가 변동될 수 있습니다. 따라서 접합 전 정렬과 접합 후 최종 정확도는 서로 연관되어 있지만 별개의 측정값으로 간주해야 합니다.

5. 제어된 위치 선정 및 접착

접착 과정에서 본드 헤드는 다이를 기판 쪽으로 이동시켜 필요한 위치, 높이 및 힘을 설정합니다.

공정에 따라 기계는 다음을 제어할 수 있습니다.

• 접근 속도

• 접촉 감지

• 결합 높이 또는 최종 Z 위치

• 배치력

• 체류 시간

• 본드 헤드 및 스테이지 온도

• 스크럽 또는 프로그래밍된 다이 이동

• 불활성 또는 환원 분위기

• 출시 전 냉각

이러한 제어 요소들은 서로 독립적인 것으로 간주되어서는 안 됩니다. 힘은 접합선 두께를 변화시킬 수 있습니다. 온도는 재료의 점도와 젖음성을 변화시킬 수 있습니다. 스크럽은 기포 발생 및 최종 정렬에 영향을 미칠 수 있습니다. 공구 평행도는 다이의 한쪽 면이 다른 쪽 면보다 먼저 접촉하게 만들 수 있습니다.

6. 보증서 발급 후 검사 및 양도

설치 후 기계는 다이의 존재 여부, 위치, 회전, 표면 상태 또는 접착제 확산 정도를 검사할 수 있습니다. 더욱 발전된 시스템은 높이, 평행도 또는 접착 후 오프셋도 측정할 수 있습니다.

검사는 제어해야 할 결함과 일치해야 합니다. 상단 카메라로 촬영한 영상은 누락되거나 회전된 금형을 감지할 수는 있지만, 내부 기포 수준, 접착제 도포 상태 또는 최종 접합부의 신뢰성을 직접적으로 입증할 수는 없습니다.

조립된 제품은 이후 경화, 리플로우, 소결, 와이어 본딩, 성형 또는 기타 패키지별 공정으로 진행될 수 있습니다.

배치 정확도는 하나의 보편적인 수치가 아닙니다.

위치 정확도는 다이 본딩 장비 사양 중 가장 눈에 띄는 부분 중 하나이지만, 잘못 비교하기 가장 쉬운 부분이기도 합니다.

공개된 정확도 값은 다음과 같은 요소에 따라 달라질 수 있습니다.

• 1시그마 또는 3시그마와 같은 통계적 정의

• 금형의 치수 및 표면 특징

• 테스트 중에 사용된 기계 속도

• 선택된 카메라 및 시야각

• 본드 헤드 및 픽업 도구

• 기판 크기 및 작업 영역

• 측정이 접합 전 또는 후에 이루어지든 상관없이

• 공정 온도 및 재료의 거동

이러한 이유로 수치 사양이 낮다고 해서 생산 성능이 자동으로 향상되는 것은 아닙니다. 사양은 실제 포장 허용 오차 및 공정 조건과 함께 고려해야 합니다.

그만큼 ASMPT AD280 플러스예를 들어, 는 정밀 지향 장비 방향을 나타내는 반면, ASM AD830 플러스 이는 자동화된 생산 플랫폼을 나타냅니다. 이러한 플랫폼의 적합성은 하나의 주요 수치보다는 적용 분야와 설치된 구성에 따라 판단해야 합니다.

접합선 두께는 기계와 최종 접합부를 연결합니다.

본드 라인 두께는 다이 뒷면과 본딩 표면 사이의 거리로, 다이를 배치하고 재료를 압축한 후 측정됩니다.

다음과 같은 영향을 미칠 수 있습니다:

• 열 저항

• 전기적 동작

• 기계적 스트레스

• 기울기

• 접착제 번짐

• 공허 형성

• 패키지 높이

• 장기적인 신뢰성

다이 본더는 증착량, 본드 높이, 힘, 툴 평행도 및 배치 반복성을 통해 본드 라인 두께에 영향을 미칩니다. 최종 값은 경화, 리플로우 또는 소결 과정에서도 변경될 수 있습니다.

즉, 접착선 제어는 단일 힘 설정으로 축소되어서는 안 됩니다. 이 공정에는 다음과 같은 요소들 간의 안정적인 관계가 필요합니다.

1. 재료 부피

2. 재료의 유변학적 특성 또는 용융 거동

3. 다이 및 기판 평탄도

4. 도구 병렬 처리

5. 프로그래밍된 높이 및 힘

6. 열 또는 경화 프로파일

접착선이 고르지 않을 경우, 기계력을 변경하면 불안정한 증착물, 뒤틀린 기판 또는 부적절한 공구를 교정하지 않고도 증상을 숨길 수 있습니다.

접착력은 금형과 재료에 맞춰야 합니다.

결합력은 접촉을 형성하고, 재료를 펼치고, 프리폼을 고정하거나 압력 보조 공정을 지원하는 데 도움이 됩니다. 하지만 힘이 강하다고 해서 반드시 더 좋은 것은 아닙니다.

과도하거나 제대로 제어되지 않은 힘은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다:

• 다이 크래킹

• 기판 손상

• 접착제 과다 유출

• 제어되지 않은 결합선 감소

• 다이 무브먼트

• 돌출부 또는 섬세한 구조물의 손상

힘이 부족하면 접촉이 불완전해지거나, 접착이 불안정해지거나, 접착층이 과도하게 두꺼워지거나, 재료가 제대로 퍼지지 않을 수 있습니다.

관련 사양은 기계의 최대 힘뿐만 아니라 저력 분해능, 폐루프 제어, 접촉 감지, 힘 안정성 및 공구 적합성에도 달려 있습니다.

온도와 분위기는 배치 의미를 변화시킨다

상온 에폭시 접착 공정에서는 재료가 경화되기 시작할 때까지 다이를 이동 가능한 상태로 유지할 수 있습니다. 공융 및 납땜 공정에서는 접착층이 가열되거나 용융되는 동안 다이를 위치시킬 수 있습니다. 소결 공정에서는 위치 지정 및 가접 후 별도의 고온 고압 단계를 거칠 수 있습니다.

난방 방식 변경:

• 재료 점도

• 습윤 거동

• 산화 위험

• 다이 및 기판 치수

• 도구 확장

• 접착제 작업 시간

• 최종 결합선 형성

따라서 적합한 다이 본딩 장비는 가열식 공구, 가열식 스테이지, 국부 가열, 분위기 제어, 온도 모니터링 또는 제어식 냉각 기능을 필요로 할 수 있습니다.

그만큼 ASMPT AD211 Plus 공융 다이 본더 이 그림은 특수한 열 접착 방향을 보여줍니다. 일반적인 상온 에폭시 도포기와 동일한 방식으로 평가해서는 안 됩니다.

처리량에는 전체 프로세스가 포함되어야 합니다.

시간당 생산량은 생산 능력을 추정하는 데 도움이 될 수 있지만, 최대 배치 속도는 공장 전체 생산 주기를 제대로 반영하지 못하는 경우가 많습니다.

실제 출력에는 다음 항목에 대한 시간이 포함될 수 있습니다.

• 웨이퍼 및 기판 로딩

• 배드 다이 인식

• 공구 또는 이젝터 교체

• 재료 분배 또는 스탬핑

• 비전 정렬

• 난방 및 냉방

• 본드-포스 거주

• 보증 후 검사

• 잡지 변경

• 레시피 변경

명목상 시간당 생산량(UPH)이 높은 기계라도 긴 정렬 시간, 다양한 재료 사용, 잦은 공구 교체 또는 광범위한 검사가 필요한 작업에서는 실제 사용 가능한 생산량이 줄어들 수 있습니다.

반대로, 배치 오류로 인해 완성된 광학 또는 반도체 어셈블리를 사용할 수 없게 되는 경우에는 속도는 느리지만 정밀도가 높은 플랫폼이 더 나은 생산 선택이 될 수 있습니다.

다이 본딩에서 흔히 발생하는 문제점과 공정 간의 관계

결함은 조사 범위를 좁히는 증거로 간주해야 하며, 하나의 근본 원인을 입증하는 증거로 여겨서는 안 됩니다.

가장 먼저 진단해야 할 질문은 변동이 공정 순서의 어느 부분에서 발생하는지 파악하는 것입니다. 정상적인 공정과 문제가 발생하는 공정을 비교하고 웨이퍼 핸들링, 픽업, 재료 도포, 정렬, 배치 및 후속 본딩 단계를 하나씩 분리하여 점검해야 합니다.

다이 본딩기 사양 읽는 방법

기계 모델을 비교하기 전에 각 사양을 제품 요구 사항으로 변환하십시오.

기계 사양서에는 가능한 작동 범위가 정의되어 있습니다. 정확한 금형, 기판, 접착제, 납땜 또는 소결 공정이 안정적으로 작동할 수 있는지 여부를 판단하려면 대표적인 재료 테스트가 여전히 필요합니다.

실용적인 프로세스-기계 구현 검토

다이 본딩 장비는 실제 조립 공정과 동일한 순서로 검토해야 합니다.

1. 최종 연결부를 정의하십시오. 기계적, 열적, 전기적 요구사항 및 신뢰성 요구사항을 기록하십시오.

2. 주사위를 확인하세요. 문서 크기, 두께, 재질, 뒷면 상태 및 입력 형식.

3. 기판을 확인하십시오. 기록된 치수, 표면 마감, 평탄도, 기준점 및 취급 방법을 기재하십시오.

4. 접착 재료를 정의하십시오. 적용 방법, 보관, 온도 및 후속 경화 또는 리플로우를 포함하십시오.

5. 배치 허용 오차를 설정하십시오. 결합 전 정렬과 결합 후 최종 위치를 분리하십시오.

6. 높이와 힘을 정의하세요. 이들을 본드 라인 및 패키지 요구 사항에 연결하십시오.

7. 열 요구 사항을 검토하십시오. 공구 가열, 작업대 가열, 분위기 및 냉각 요구 사항을 파악합니다.

8. 현실적인 결과를 계산하세요. 취급, 정렬, 접착 및 검사 단계를 모두 포함하십시오.

9. 설치된 구성을 확인하십시오. 헤드, 카메라, 로더, 디스펜서, 히터, 소프트웨어 및 공구를 검증하십시오.

10. 대표적인 시험 재료입니다. 건식 기계 작동 주기만 평가하는 것이 아니라 전체 공정을 평가해야 합니다.

이러한 절차를 통해 흔히 발생하는 실수를 방지할 수 있습니다. 즉, 최대 정확도나 처리량이 적합해 보인다는 이유로 다이 본더를 선택한 후, 설치된 자재 처리 또는 본딩 모듈이 필요한 공정을 재현할 수 없다는 사실을 발견하는 상황을 방지하는 것입니다.

다이 본딩 공정 FAQ

다이 본딩과 다이 어태치라는 용어는 같은 의미인가요?

이 용어들은 반도체 다이를 리드프레임, 기판, 캐리어 또는 다른 부품에 배치하고 접착하는 공정을 지칭하는 데 자주 사용됩니다. 정확한 접합 메커니즘은 에폭시, 납땜, 공융 합금, 소결 재료 또는 기타 공정을 사용할 수 있습니다.

다이 본딩 기계가 최종 접합 작업을 완료합니까?

모든 공정에서 그런 것은 아닙니다. 일부 장비는 가열 또는 공융 접합을 현장에서 완료합니다. 다른 경우에는 다이 본더가 조립품이 경화, 리플로우 또는 소결 장비로 이동하기 전에 재료 도포, 배치 또는 가접을 수행합니다.

다이 본더에서 가장 중요한 사양은 무엇입니까?

가장 중요한 단일 수치는 없습니다. 배치 정확도, 금형 취급, 재료 적용, 접착력, 가열, 비전, 처리량 및 검사는 모두 제품 및 접착 공정에 맞춰야 합니다.

정확한 조준 후에도 다이가 움직이는 이유는 무엇입니까?

금형은 툴 해제, 재료 압축, 세척, 경화, 납땜 용융 또는 열팽창 과정에서 위치가 변할 수 있습니다. 따라서 접합 후 위치가 배치 전에 측정된 정렬 결과와 다를 수 있습니다.

다이 본딩 장비를 선택하기 전에 어떻게 테스트해야 할까요?

가능한 한 대표적인 다이, 기판, 재료 및 툴링을 사용하십시오. 합의된 조건 하에서 픽업, 재료 적용, 정렬, 배치, 접착선 특성, 검사 및 후속 공정 호환성을 확인하십시오.

최종 관점

다이 본딩 품질은 단순히 위치 정확도만으로 결정되는 것이 아니라, 일련의 제어된 과정을 통해 좌우됩니다. 웨이퍼 상태, 다이 선택, 재료 도포, 정렬, 본딩 높이, 힘, 온도 및 검사 등 모든 요소가 최종 결과에 영향을 미칩니다.

적합한 장비란 설치된 구성으로 허용 가능한 안정성과 출력으로 전체 시퀀스를 재현할 수 있는 장비를 말합니다.

리뷰 가능 다이 본딩 장비 및 다이 접착 시스템그런 다음 다이, 기판, 접합 재료, 정확도 목표, 처리량 및 필요한 공정 모듈을 제공합니다. GEEKVALUE 반도체 장비 문의 페이지 구성 기반 검토를 위해.