Процесс монтажа кристаллов часто описывают как простую операцию «захват и размещение»: кристалл извлекается из пластины и прикрепляется к выводной рамке, подложке или держателю. Однако в производстве точное размещение — это лишь часть результата.
Процесс склеивания кристаллов также должен контролировать способ захвата кристалла, способ нанесения клеящего материала, выравнивание кристалла и подложки, управление усилием и высотой, а также поведение сборки во время отверждения, пайки или другого последующего этапа склеивания.
Именно поэтому две машины для склеивания кристаллов со схожими параметрами размещения могут давать совершенно разные результаты на одном и том же корпусе. Их системы машинного зрения, выталкиватели, склеивающие головки, дозаторы, нагреватели, оснастка и конфигурация систем обработки материалов могут быть не эквивалентными.
Что именно контролирует машина для склеивания кристаллов
Установка для склеивания кристаллов объединяет несколько отдельных операций в одну повторяющуюся последовательность сборки. Точная последовательность варьируется в зависимости от продукта и материала склеивания, но большинство процессов склеивания кристаллов включают пять функциональных этапов:
Представление и идентификация штампа
Отбор матрицы без повреждения или загрязнения.
Подготовка клеящего материала и основания
Выравнивание и установка матрицы в контролируемых условиях.
Проверка результата и передача собранного изделия на следующий этап производства.
Данная машина не гарантирует самостоятельно надежное соединение штампа. Она создает и контролирует условия, необходимые для выбранного материала и конструкции упаковки.
При использовании эпоксидной смолы для крепления кристалла окончательное соединение может быть сформировано только после затвердевания клея. При эвтектическом или паяном соединении результат также зависит от температуры, атмосферы, состояния поверхности и смачиваемости. При спекании серебра специалист по спеканию кристаллов может выполнять нанесение материала, его размещение и прихватку, в то время как окончательное уплотнение происходит в другом процессе.
Процесс соединения кристаллов между пластиной и подложкой.
1. Представление кристалла и картирование пластины.
Процесс начинается с известного источника кристаллов. Кристаллы могут поставляться на нарезанной пластине, в вафельной упаковке, в гелевой упаковке, лотке, подающем устройстве или другом носителе.
При непосредственном извлечении кристаллов из кремниевой пластины машине может потребоваться выполнить следующие действия:
Идентификация и ориентация пластины
Карта пластины или информация о заведомо исправном кристалле
Положение игральной кости и распознавание улиц
условия движения и расширения рамы
Положение выталкивателя и время захвата
Обработка бракованных или поврежденных штампов
Даже если машина поддерживает правильный диаметр пластины, она может оказаться непригодной, если тип рамки, расположение выталкивателя, формат карты пластины или метод установки кристалла не соответствуют изготавливаемому продукту.
2. Выброс и захват штампа
Кристалл необходимо отделить от ленты и перенести на склеивающую головку, не допуская его растрескивания, сколов, поворота или загрязнения.
Этот этап становится сложнее, когда в процессе используются следующие элементы:
Очень маленькие матрицы
Тонкие или деформированные штампы
Хрупкие полупроводниковые материалы
Крупные матрицы со значительной площадью поверхности
Штампы с чувствительными верхними структурами
Покрытие или металлизация обратной стороны, которые могут быть поцарапаны.
Игла выталкивателя, геометрия опоры, состояние ленты, инструмент захвата, уровень вакуума и профиль движения работают вместе. Увеличение хода выталкивателя или вакуума без понимания механизма отказа может перевести проблему от неполного захвата к растрескиванию кристалла или повреждению поверхности.
3. Подготовка клеящего материала
Перед установкой станок может потребовать нанесения, штамповки, погружения или иного способа представления материала для крепления штампа.
| Маршрут поставки материалов | Типичная функция машины | Основная проблема процесса |
|---|---|---|
| Проводящая или непроводящая эпоксидная смола | Дозирование, струйная подача, штамповка или погружение. | Объем отложений, структура, просачивание, время открытой выдержки и поведение при отверждении. |
| Эвтектический сплав или заготовка | Обработка преформ, нагрев, контроль атмосферы и, при необходимости, очистка. | Смачивание, окисление, равномерность температуры и перемещение матрицы |
| Мягкий припой | Подготовка к пайке, зона нагрева и контролируемая транспортировка. | Толщина клеевого шва, смачиваемость, образование пустот и повторяемость производственных процессов. |
| Спекаемый серебряный материал | Дозирование пасты, работа с пленкой, нанесение и закрепление. | Однородность материала, контроль швов и перенос на заключительный этап спекания. |
| УФ-отверждаемый клей | Дозирование, выравнивание, размещение и воздействие УФ-излучения. | Рабочее время, затененные области, доза отверждения и стабильность компонентов. |
Одного названия материала недостаточно для определения подходящего оборудования. Вязкость, содержание наполнителя, размер осадка, время жизни смеси, условия хранения и требуемая форма дозирования могут повлиять на выбор технологии дозирования.
4. Выравнивание зрения
Система машинного зрения идентифицирует опорные элементы на матрице и целевой поверхности. Затем станок вычисляет необходимые поправки по осям X, Y и вращению перед размещением.
Надежная юстировка зависит не только от разрешения камеры. Система также должна обеспечивать:
Отражающие, прозрачные или низкоконтрастные поверхности
Изменение ориентации штампа
Реперные метки субстрата и ссылки на упаковку
Калибровка инструментального центра и камеры
Разница в высоте между продуктами
Тепловое расширение при термосклеивании
Постсвязное движение, вызванное материалом
Система машинного зрения может точно определить положение кристалла перед установкой, в то время как его окончательное положение может смещаться во время сжатия, отверждения или оплавления припоя. Поэтому точность выравнивания до склеивания и точность окончательного выравнивания после склеивания следует рассматривать как взаимосвязанные, но разные измерения.
5. Контролируемое размещение и склеивание.
В процессе установки клеевая головка перемещает матрицу к подложке и определяет требуемое положение, высоту и усилие.
В зависимости от процесса, машина может контролировать:
Скорость захода на посадку
Обнаружение контактов
Высота соединения или конечное положение по оси Z
Сила размещения
Время пребывания
Температура головки и ступени монтажа
Стержень или запрограммированное перемещение штампа
Инертная или восстановительная атмосфера
Охлаждение перед выпуском
Эти факторы не следует рассматривать как независимые. Сила может изменять толщину клеевого шва. Температура может изменять вязкость и смачиваемость материала. Очистка может влиять на образование пустот и окончательное выравнивание. Параллельность инструмента может привести к тому, что одна сторона матрицы соприкоснется раньше другой.
6. Послегарантийная проверка и передача права собственности
После установки машина может проверить наличие штампа, его положение, вращение, состояние поверхности или распределение клея. Более совершенные системы могут также измерять высоту, параллельность или смещение после склеивания.
Контроль должен соответствовать дефекту, который необходимо устранить. Камера верхнего обзора может обнаружить отсутствующие или повернутые матрицы, но она не может напрямую доказать уровень внутренних пустот, полное покрытие клеем или надежность окончательного соединения.
Затем сборка может быть продолжена этапами отверждения, оплавления, спекания, проволочного соединения, формования или другой операцией, специфичной для данного типа корпуса.
Точность размещения — это не универсальное значение.
Точность позиционирования — одна из наиболее заметных характеристик оборудования для склеивания кристаллов, но при этом одна из тех, по которой проще всего дать неверную оценку.
Опубликованное значение точности может зависеть от:
Статистическое определение, например, одна сигма или три сигма.
Размеры матрицы и особенности поверхности
Скорость вращения станка, использованная во время тестирования.
Выбранная камера и поле зрения
Насадка для склеивания и инструмент для захвата
Размер подложки и рабочая площадь
Независимо от того, проводится ли измерение до или после склеивания.
Температура процесса и поведение материала
По этой причине более низкое числовое значение не означает автоматически лучшие производственные показатели. Технические характеристики необходимо рассматривать в совокупности с реальными допусками на упаковку и условиями технологического процесса.
| Требование к точности | Типичный приоритет процесса | Направление оборудования |
|---|---|---|
| Стандартное размещение упаковки | Стабильное высокопроизводительное крепление кристаллов и предсказуемый поток материала. | Автоматизированный станок для склеивания эпоксидных смол, ориентированный на производство. |
| Точное размещение датчиков или оптоэлектронных устройств. | Более точное выравнивание, контролируемое усилие и стабильное положение после склеивания. | Высокоточная платформа для склеивания кристаллов |
| Межсоединение с малым шагом контактов, расположенное лицевой стороной вниз. | Выравнивание межсоединений кристалла и контактных площадок подложки. | Система с возможностью перевернутого чипа или термокомпрессионная система |
| Оптическая или фотонная сборка | Взаимосвязь между размещением электрических элементов и выравниванием оптических элементов. | Сверхточный станок для монтажа кристаллов со специализированной системой машинного зрения и метрологией. |
Он ASMPT AD280 PlusНапример, обозначает направление, ориентированное на высокоточное оборудование, в то время как ASM AD830 Plus представляет собой автоматизированную производственную платформу. Пригодность таких платформ следует оценивать исходя из области применения и установленной конфигурации, а не по одному главному показателю.
Толщина клеевого шва соединяет станок с конечным соединением.
Толщина клеевого шва — это расстояние между обратной стороной кристалла и поверхностью склеивания после нанесения материала и его сжатия.
Это может повлиять на:
Термостойкость
Электрическое поведение
Механическое напряжение
Наклон
Растекание клея
Образование пустот
высота упаковки
Долгосрочная надежность
Устройство для склеивания кристаллов влияет на толщину линии склейки за счет объема нанесенного материала, высоты склейки, силы, параллельности инструмента и повторяемости позиционирования. Конечное значение также может изменяться в процессе отверждения, оплавления или спекания.
Это означает, что контроль качества клеевого шва не должен сводиться к одному единственному значению силы. Для этого процесса необходима стабильная взаимосвязь между:
Объем материала
Реология материала или поведение при плавлении
Плоскостность кристалла и подложки
Параллелизм инструментов
Запрограммированная высота и сила
Термический или полимеризационный профиль
Если линия склеивания неровная, изменение усилия инструмента может скрыть проблему, не устраняя при этом нестабильность покрытия, деформацию подложки или неподходящий инструмент.
Сила сцепления должна соответствовать форме матрицы и материалу.
Сила сцепления помогает установить контакт, распределить материал, закрепить заготовку или поддержать процесс, осуществляемый под давлением. Большая сила не означает автоматически лучшее качество.
Чрезмерное или плохо контролируемое применение силы может способствовать:
Взлом штампов
Повреждение субстрата
Чрезмерное выдавливание клея
Неконтролируемое уменьшение толщины клеевого шва
перемещение штампов
Повреждения вмятин или хрупких конструкций.
Недостаточное усилие может привести к неполному контакту, нестабильному склеиванию, чрезмерной толщине клеевого шва или плохому распределению материала.
Соответствующая техническая характеристика включает в себя не только максимальную силу, прилагаемую к станку. Процесс также может зависеть от разрешения измерения силы при малых усилиях, замкнутого контура управления, обнаружения контакта, стабильности усилия и податливости инструмента.
Температура и атмосфера меняют значение размещения.
При нанесении эпоксидной смолы при комнатной температуре кристалл может оставаться подвижным до начала отверждения материала. В эвтектических и паяльных процессах кристалл может быть установлен в процессе нагрева или расплавления связующего слоя. При спекании после установки и прихватки может быть проведен отдельный этап при высокой температуре и давлении.
Изменения в отоплении:
вязкость материала
Поведение, связанное с увлажнением
Риск окисления
Размеры кристалла и подложки
Расширение инструментов
Время действия клея
Окончательное формирование клеевого шва
Таким образом, подходящая машина для склеивания кристаллов может потребовать использования нагреваемых инструментов, нагреваемой платформы, локального нагрева, контроля атмосферы, мониторинга температуры или контролируемого охлаждения.
Он ASMPT AD211 Plus эвтектическая матрица для склеивания Иллюстрирует специализированное направление термического склеивания. Его не следует оценивать так же, как стандартную машину для нанесения эпоксидной смолы при комнатной температуре.
Пропускная способность должна включать в себя весь процесс.
Количество единиц в час может помочь оценить производственную мощность, но максимальная скорость укладки редко отражает полный цикл работы завода.
Фактический результат может включать время, затраченное на:
Загрузка пластины и подложки
Распознавание неисправных кристаллов
Смена инструмента или выталкивателя
Выдача материала или штамповка
выравнивание зрения
Отопление и охлаждение
Задержка силы связи
Проверка после внесения залога
Изменения в журнале
Изменение рецепта
Станок с высокой номинальной производительностью может производить меньше полезной продукции, если его работа требует длительной центровки, обработки нескольких материалов, частой смены инструмента или тщательного контроля.
И наоборот, платформа с более низкой точностью может оказаться лучшим выбором для производства, если ошибка при размещении сделает готовую оптическую или полупроводниковую сборку непригодной для использования.
Как распространенные проблемы склеивания кристаллов связаны с технологическим процессом
Дефект следует рассматривать как доказательство, сужающее круг расследования, а не как подтверждение одной-единственной первопричины.
| Наблюдаемый результат | Области процесса, подлежащие исследованию |
|---|---|
| Штамп смещен или повернут | Визуальная привязка, ориентация захвата, освобождение инструмента, перемещение материала, очистка, оплавление или стабильность зажима. |
| Наклон штампа или неравномерная высота | Равномерность нанесения покрытия, параллельность инструмента, плоскостность подложки, загрязнение, контроль высоты сцепления или распределение силы. |
| Чрезмерное вытекание эпоксидной смолы | Объем осажденного материала, вязкость, температура, усилие, высота нанесения, размер матрицы или задержка отверждения. |
| Неполное покрытие клеем | Характер осаждения, состояние материала, поверхностная энергия, усилие при нанесении, линия склеивания или захваченные загрязнения. |
| Трещина или скол кристалла | Настройка выталкивателя, инструмент захвата ленты, механизм отсоединения ленты, усилие, поддержка, профиль движения или толщина матрицы. |
| Высокий уровень пустот | Подготовка материала, схема нанесения, состояние поверхности, атмосфера, очистка, оплавление, отверждение или последующий вакуумный процесс. |
| Нестабильная точность размещения | Калибровка, контрастность изображения, центрирование инструмента, состояние предметного столика, температурный дрейф, вибрация или презентация продукции. |
Первый диагностический вопрос должен заключаться в том, где именно в последовательности возникает отклонение. Сравните заведомо исправный цикл с неисправным циклом и пошагово выделите этапы обработки пластин, захвата, нанесения материала, выравнивания, размещения и последующего склеивания.
Как читать технические характеристики оборудования для склеивания кристаллов
Прежде чем сравнивать модели машин, переведите каждую спецификацию в требования к продукту.
| Технические характеристики машины | Вопрос, на который это должно ответить |
|---|---|
| Точность по осям X/Y и тета | Сможет ли станок разместить кристалл в пределах допуска по упаковке при заданных условиях технологического процесса? |
| Диапазон размеров и толщины матрицы | Сможет ли устройство захвата, выталкиватель и оснастка обработать саму матрицу без повреждений? |
| Поддержка вафель и лотков | Может ли станок принимать формат и метод сопоставления производственных материалов? |
| Диапазон сил связи | Обеспечивает ли машина необходимую силу с надлежащей точностью и контролем? |
| Возможность обогрева | Способны ли сварочная головка, платформа и атмосфера выдержать воздействие сварочного материала и температурного режима? |
| Варианты выдачи | Справится ли установленная система с данным материалом, вязкостью, характером осаждения и требуемым объемом? |
| UPH или время цикла | Какой результат остаётся после нанесения материала, выравнивания, нагрева и контроля? |
| Проверка после внесения залога | Какие дефекты размещения или технологического процесса может обнаружить машина до того, как продукт переместится дальше по технологической цепочке? |
В технической спецификации оборудования указаны возможные рабочие параметры. Для определения того, может ли конкретная матрица, подложка, клей, припой или технология спекания надежно работать, необходимы испытания репрезентативных материалов.
Практический обзор процесса и оборудования.
Оборудование для склеивания кристаллов следует рассматривать в том же порядке, что и реальный процесс сборки.
Определите окончательное положение соединения. Зафиксируйте его механические, тепловые, электрические характеристики и требования к надежности.
Подтвердите бросок кубика. Укажите размеры, толщину, материал, состояние обратной стороны и формат ввода данных.
Подтвердите тип субстрата. Запишите размеры, отделку, плоскостность, контрольные точки и способ обращения.
Определите материал для склеивания. Укажите способ нанесения, условия хранения, температуру и последующее отверждение или оплавление.
Установите допуск на размещение. Разделите выравнивание до соединения и конечное положение после соединения.
Дайте определение высоте и силе. Подключите их к линиям склеивания и в соответствии с требованиями к упаковке.
Проанализируйте потребности в тепле. Определите требования к нагреву инструмента, нагреву рабочей зоны, атмосфере и охлаждению.
Рассчитайте реалистичный объем производства. Включите все этапы обработки, выравнивания, склеивания и проверки.
Проверьте установленную конфигурацию. Проверьте головки, камеры, загрузчики, раздатчики, нагреватели, программное обеспечение и инструменты.
Образцы для испытаний. Оценивайте весь процесс в целом, а не только отдельный цикл сухой обработки на станке.
Такая последовательность действий предотвращает распространенную ошибку: выбор устройства для склеивания кристаллов, основанный на его максимальной точности или производительности, а затем обнаружение того, что установленные модули обработки материалов или склеивания не могут воспроизвести требуемый процесс.
Часто задаваемые вопросы о процессе склеивания кристаллов
Соединение кристаллов — это то же самое, что и прикрепление кристалла?
Эти термины часто используются для обозначения процесса размещения и прикрепления полупроводникового кристалла к выводной рамке, подложке, носителю или другому компоненту. Точный механизм соединения может включать использование эпоксидной смолы, припоя, эвтектического сплава, спекаемого материала или другого процесса.
Завершает ли машина для склеивания кристаллов окончательное соединение?
Не во всех процессах. Некоторые машины выполняют нагрев или эвтектическое соединение на месте. В других случаях устройство для соединения кристаллов выполняет нанесение, размещение или прихватку материала до того, как сборка переместится в оборудование для отверждения, оплавления или спекания.
Какова наиболее важная спецификация устройства для монтажа кристаллов?
Не существует единого наиболее важного показателя. Точность позиционирования, обращение с матрицей, нанесение материала, сила склеивания, нагрев, визуальный контроль, производительность и инспекция — все это должно соответствовать продукту и процессу склеивания.
Почему игральная кость может смещаться после точного выравнивания по визуальному контролю?
В процессе снятия инструмента, сжатия материала, очистки, отверждения, плавления припоя или термического воздействия матрица может смещаться. Именно поэтому положение после склеивания может отличаться от результата выравнивания, измеренного перед установкой.
Как следует тестировать оборудование для склеивания кристаллов перед его выбором?
По возможности используйте репрезентативные матрицы, подложки, материалы и оснастку. Подтвердите захват материала, его нанесение, выравнивание, размещение, поведение клеевого шва, контроль качества и совместимость с последующими технологическими процессами в согласованных условиях.
Заключительная точка зрения
Качество склеивания кристаллов достигается за счет контролируемой последовательности действий, а не только точности размещения. Расположение пластины, захват кристалла, нанесение материала, выравнивание, высота склеивания, усилие, температура и контроль качества — все это влияет на конечный результат.
Подходящая машина — это та, конфигурация которой позволяет воспроизвести всю эту последовательность с приемлемой стабильностью и производительностью.
Доступен обзор Машины для склеивания кристаллов и системы крепления кристалловЗатем укажите кристалл, подложку, материал для склеивания, целевую точность, производительность и необходимые технологические модули через Страница запросов по полупроводниковому оборудованию GEEKVALUE для анализа на основе конфигурации.