เครื่องวางชิปพลิกกลับสำหรับเซมิคอนดักเตอร์: การหลอมแบบมวลเทียบกับ TCB

เอ เครื่องวางชิปพลิกกลับสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ฟลิปชิป (Flip Chip) คือระบบบรรจุภัณฑ์ด้านหลังที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งชิปเปล่าคว่ำหน้าลงบนวัสดุรองรับ เซรามิก หรือซิลิคอนอินเตอร์โพเซอร์ โดยใช้การเชื่อมต่อแบบไมโครบั้มพ์ เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อด้วยลวดหรือการติดชิปด้วยอีพ็อกซี่ เทคโนโลยีฟลิปชิปช่วยให้เส้นทางสัญญาณสั้นลง ความหนาแน่นของอินพุต/เอาต์พุตสูงขึ้น และประสิทธิภาพด้านความร้อนดีขึ้น

เมื่อเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงพัฒนาไปสู่การรวมระบบที่หลากหลายและสถาปัตยกรรม 2.5D/3D อุปกรณ์วางชิปแบบฟลิปชิปจึงกลายเป็นจุดตัดสินใจที่สำคัญทั้งในด้านการออกแบบกระบวนการและการขยายขนาดการผลิต

โมดูลระบบหลัก

ระบบการมองเห็นและการจัดแนว

• ระบบตรวจจับด้วยแสงความละเอียดสูงสำหรับปุ่มนูนบนชิปและแผ่นรองบนพื้นผิว

• การชดเชยแบบเรียลไทม์สำหรับการบิดเบี้ยวของพื้นผิวและการเยื้องศูนย์ของแม่พิมพ์

• การจัดเรียงระดับซับไมครอนหรือไมครอน ขึ้นอยู่กับประเภทของระบบ

การจัดวางและการควบคุมแรง

• การควบคุมแรงกดหัวเชื่อมแบบวงปิด

• การป้องกันการยุบตัวของแม่พิมพ์และการแตกร้าวของแม่พิมพ์

• การสัมผัสที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวแม่พิมพ์ระหว่างการวาง

การจัดการฟลักซ์และการเชื่อมต่อ

• ระบบจุ่มฟลักซ์หรือระบบพ่นฟลักซ์แบบแม่นยำ

• การใช้งานในปริมาณที่ควบคุมได้เพื่อลดการเกิดช่องว่าง

• การสร้างรอยเชื่อมบัดกรีที่มั่นคงระหว่างกระบวนการรีโฟลว์

การควบคุมกระบวนการทางความร้อน

• การให้ความร้อนแก่ขั้นตอนการหลอมเหลวแบบมวลสำหรับระบบที่มีปริมาณงานสูง

• การให้ความร้อนเฉพาะจุดสำหรับการเชื่อมด้วยความร้อนและแรงอัด (TCB)

• โปรไฟล์ความร้อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโลหะบัดกรีและวัสดุรองรับ

การเลือกกระบวนการ: การหลอมแบบ Mass Reflow เทียบกับ TCB

ระบบรีโฟลว์มวล

• เหมาะที่สุดสำหรับระยะห่างระหว่างเกลียว >100 ไมโครเมตร

• อัตราการผลิตสูง (การผลิตวงจรไอซีสำหรับผู้บริโภคและอุปกรณ์พกพา)

• ใช้ฟลักซ์ร่วมกับกระบวนการเตาอบรีโฟลว์แบบออฟไลน์

การเชื่อมประสานด้วยความร้อน (Thermocompression Bonding หรือ TCB)

• เหมาะที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อแบบละเอียดที่มีระยะห่างระหว่างขาต่ำกว่า 40 ไมโครเมตร

• จำเป็นสำหรับการบูรณาการแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน 2.5 มิติ/3 มิติ

• มีการใช้ความร้อนและแรงเฉพาะจุดในระหว่างการยึดติด

ขอบเขตการใช้งาน

การประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC)

• ตัวเร่งความเร็ว AI และการจัดแพ็กเกจ GPU

• สถาปัตยกรรมแบบชิปเล็ต

• การบูรณาการ HBM

อุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภค

• ตัวประมวลผลแอปพลิเคชัน (AP)

• สมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ได้

RF และออปโตอิเล็กทรอนิกส์

• โมดูลฟรอนท์เอนด์ RF 5G

• เซ็นเซอร์ภาพ CMOS และอาร์เรย์ VCSEL

• ชุดเลนส์แบบรวม (CPO)

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค (ช่วงมาตรฐานอุตสาหกรรม)

การบูรณาการกระบวนการผลิต

เครื่องวางชิปแบบฟลิป (Flip chip placement machines) ถูกวางตำแหน่งให้เป็นขั้นตอนหลักในการสร้างการเชื่อมต่อในกระบวนการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในระดับแบ็กเอนด์

การขึ้นรูปเวเฟอร์ → การตัดเวเฟอร์ → การใช้ฟลักซ์ → การวางฟลิปชิป → การหลอม/TCB → การเติมใต้เวเฟอร์ → การอบแห้ง → การทดสอบขั้นสุดท้าย

หมายเหตุทางวิศวกรรม

ปัจจัยสำคัญในการคัดเลือก

ปัจจัยหลักในการเลือกคือความสมดุลระหว่างปริมาณงาน (การหลอมรวมมวล) และความแม่นยำ (TCB)

ข้อจำกัดทั่วไป

• การหลอมละลายมวล: ถูกจำกัดด้วยการปรับขนาดระยะห่างและความไวต่อการบิดเบี้ยว

• TCB: อัตราการผลิตลดลงเนื่องจากระยะเวลาของวงจรความร้อน

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด

ควรเลือกประเภทอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับระยะห่างระหว่างขั้วต่อและโครงสร้างบรรจุภัณฑ์โดยตรง แทนที่จะพิจารณาปริมาณการผลิตเพียงอย่างเดียว

สรุป

เครื่องวางชิปพลิกกลับ (Flip Chip Placement Machine) สำหรับเซมิคอนดักเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในปัจจุบัน ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งจำเป็นสำหรับระบบ AI, อุปกรณ์พกพา, RF และระบบการรวมแบบผสมผสาน การเลือกใช้แพลตฟอร์มที่เหมาะสมระหว่างการหลอมแบบมวล (Mass Reflow) และ TCB จะส่งผลโดยตรงต่อผลผลิต ความสามารถในการขยายขนาด และประสิทธิภาพของอุปกรณ์

ขอเอกสารทางเทคนิค

• เอกสารข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์

• การวิเคราะห์ความเข้ากันได้ของกระบวนการ

• คู่มือการเลือกระหว่าง TCB กับ Mass Reflow

• การสนับสนุนการบูรณาการสายการผลิต

ติดต่อทีมวิศวกรรมเพื่อขอรับการประเมินทางเทคนิคหรือใบเสนอราคา