ในการแข่งขันเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมต่อและลดขนาดของตัวเครื่องลง การเชื่อมได และ การเชื่อมต่อฟลิปชิปกระบวนการผลิตได้กลายเป็นสนามรบที่สำคัญสำหรับวิศวกรด้านบรรจุภัณฑ์ ไม่ว่าจะเป็นการเรียงซ้อนชิปหน่วยความจำในสถาปัตยกรรม 3D NAND หรือการวางชิปประมวลผลประสิทธิภาพสูงบนแผ่นซิลิคอน การวางตำแหน่งที่แม่นยำ ความสม่ำเสมอของแนวเชื่อม และการจัดการความร้อน ล้วนเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้คุณค่าของกี๊กเราออกแบบเครื่องเชื่อมชิปอัตโนมัติและเครื่องเชื่อมฟลิปชิปที่ตอบสนองความต้องการเหล่านี้โดยตรง นำเสนอทางเลือกที่เชื่อถือได้และคุ้มค่าโดยไม่ลดทอนมาตรฐานการปฏิบัติตามข้อกำหนด ความแม่นยำ หรือปริมาณงาน
บทบาทเชิงกลยุทธ์ของการเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นปลาย
การเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ (หรือเรียกว่าการติดชิ้นส่วน) เป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการบรรจุภัณฑ์หลังจากตัดเวเฟอร์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่แยกออกมาจะถูกหยิบจากเทปตัดเวเฟอร์และวางลงบนแผ่นรองรับ เฟรมตะกั่ว หรือตัวเชื่อมต่ออย่างแม่นยำ แม้ว่าแนวคิดจะดูตรงไปตรงมา แต่ไอซีสมัยใหม่มีความท้าทายในทุกพารามิเตอร์ เช่น ความหนาของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่ำกว่า 50 ไมโครเมตร ระยะห่างระหว่างแผ่นรองลดลงเหลือ 40 ไมโครเมตร และความจำเป็นในการใช้ชั้นกาวที่ปราศจากช่องว่างเพื่อควบคุมความร้อน
การยึดแม่พิมพ์ด้วยอีพ็อกซี่: การควบคุมกระบวนการเพื่อให้ได้แนวเชื่อมที่ปราศจากช่องว่าง
สำหรับไอซีในภาคอุตสาหกรรม การผลิต และยานยนต์ส่วนใหญ่ การเชื่อมติดชิ้นส่วนด้วยอีพ็อกซี่ยังคงเป็นวิธีการหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เครื่องเชื่อมชิ้นส่วนความเร็วสูงของ GeekValue ใช้ระบบจ่ายอีพ็อกซี่แบบวงปิดพร้อมการตรวจสอบปริมาตรแบบเรียลไทม์ ซึ่งรับประกันปริมาตรอีพ็อกซี่ที่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปอยู่ในช่วง ±2% และขจัดความเสี่ยงที่เรซินจะไหลซึมไปยังพื้นผิวที่ใช้งานอยู่ เมื่อรวมกับการควบคุมแรงกดแกน Z ที่แม่นยำ (ตั้งโปรแกรมได้ตั้งแต่ 50 กรัมถึง 5 กิโลกรัม) ความหนาของแนวเชื่อม (BLT) ที่ได้จึงคงที่สม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นเวเฟอร์
ในการทดสอบคุณสมบัติล่าสุดสำหรับชุดไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) สำหรับยานยนต์ บริษัทของเรา จีวี-ดีบี8200 โมเดลนี้มีความแม่นยำในการวางตำแหน่งอยู่ที่ ±3 µm @ 3σ โดยมีอัตราการประมวลผลต่อชั่วโมง (UPH) เกินกว่า 8,000 หน่วย สำหรับแม่พิมพ์ขนาด 2 มม. × 2 มม. ค่าเฉลี่ยเปอร์เซ็นต์ช่องว่างที่วัดได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อะคูสติกแบบสแกน (SAM) อยู่ต่ำกว่า 1.2% ซึ่งต่ำกว่าขีดจำกัดมาตรฐาน IPC ที่ 5% มาก ประสิทธิภาพดังกล่าวช่วยลดความต้านทานความร้อนในระยะยาวและปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการใช้งานซ้ำๆ ได้โดยตรง
การยึดชิ้นส่วนด้วยยูเทคติกและการบัดกรี: การจัดการอุปกรณ์กำลังสูง
เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงและอุปกรณ์ RF มักต้องการการเชื่อมต่อด้วยโลหะผสมยูเทคติก AuSn หรือพรีฟอร์มบัดกรีเพื่อให้ได้ความต้านทานความร้อนต่ำ เครื่องเชื่อมชิปของ GeekValue รองรับทั้งการกำหนดค่าแบบให้ความร้อนเป็นจังหวะและแบบให้ความร้อนคงที่ พร้อมด้วยสภาพแวดล้อมก๊าซขึ้นรูป (N₂/H₂) ในตัวเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ตารางด้านล่างสรุปความสามารถหลักของกระบวนการ:
| พารามิเตอร์ | การยึดติดด้วยอีพ็อกซี่ | การเชื่อมประสานแบบยูเทคติก / การเชื่อมประสานด้วยตะกั่วบัดกรี |
|---|---|---|
| ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง (3σ) | ±3 µm | ±5 µm |
| ขนาดแม่พิมพ์สูงสุด | 25 มม. × 25 มม. | 20 มม. × 20 มม. |
| อุณหภูมิกระบวนการ | อุณหภูมิห้อง – 150°C | สูงถึง 450°C |
| อัตราช่องว่าง | < 2% | < 5% |
| UPH (ทั่วไป) | 6,000 – 10,000 | 500 – 2,000 |
การเชื่อมต่อแบบฟลิปชิป: การเปิดใช้งานการรวมวงจรต่างชนิดแบบ 2.5 มิติและ 3 มิติ
เมื่อกฎของมัวร์เริ่มช้าลง สถาปัตยกรรมบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงเทคโนโลยีต่างๆ เช่น ตัวเชื่อมต่อซิลิคอน 2.5 มิติ, ไอซีแบบเรียงซ้อน 3 มิติ และบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์แบบแฟนเอาต์ ได้กลายเป็นสิ่งสำคัญ การเชื่อมต่อแบบฟลิปชิป ซึ่งเป็นการพลิกชิปและเชื่อมต่อไมโครบั๊มพ์เข้ากับแผ่นรองบนพื้นผิวโดยตรง ช่วยลดความยาวของการเชื่อมต่อและปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณและการจ่ายพลังงานได้อย่างมาก สำหรับโปรเซสเซอร์ AI/ML และหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง (HBM) การเชื่อมต่อแบบฟลิปชิปที่มีไมโครบั๊มพ์ขนาดเล็กเพียง 20 ไมโครเมตร เป็นทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้
การเชื่อมประสานด้วยความร้อนและแรงอัด (Thermo-Compression Bonding หรือ TCB): มาตรฐานความแม่นยำ
TCB ได้กลายเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการเชื่อมต่อชิปแบบฟลิปชิปที่มีระยะห่างแคบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบัมพ์เสาทองแดงมาบรรจบกับฝาครอบบัดกรีไร้สารตะกั่ว กระบวนการนี้ต้องใช้ความร้อนและความดันพร้อมกันในบรรยากาศที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ เครื่องเชื่อมชิปแบบฟลิปชิปของ GeekValue จีวี-เอฟซี8500ส่งมอบ การจัดเรียงภาพระดับซับไมครอน (0.5 µm) โดยการผสมผสานกล้องความละเอียดสูงที่มองขึ้นและมองลงเข้ากับอัลกอริธึมการจดจำรูปแบบที่ชดเชยการบิดเบี้ยวของแม่พิมพ์แบบเรียลไทม์
หัวเชื่อมจะใช้แรงที่ตั้งโปรแกรมได้ (0.1 N ถึง 300 N) ในขณะที่ให้ความร้อนแก่ชิปจนถึงอุณหภูมิสูงถึง 350°C การไล่ก๊าซไนโตรเจนอย่างต่อเนื่องจะรักษาระดับออกซิเจนให้ต่ำกว่า 10 ppm เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ผลลัพธ์ที่ได้คือ การก่อตัวของสารประกอบโลหะผสมที่สม่ำเสมอ และความแข็งแรงในการรับแรงเฉือนที่เกิน 50 กรัมต่อจุดเชื่อมต่อสำหรับไมโครบั๊มพ์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 µm อย่างสม่ำเสมอ ระดับการควบคุมนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือที่ปราศจากข้อบกพร่องของโปรเซสเซอร์เรดาร์และ ADAS ในรถยนต์
การสบฟันแบบ Mass Reflow เทียบกับ TCB เทียบกับ Hybrid Bonding: เลือกเส้นทางที่ถูกต้อง
วิศวกรมักประสบปัญหาในการตัดสินใจเลือกระหว่างการเชื่อมแบบ Mass Reflow, TCB และเทคโนโลยีการเชื่อมแบบไฮบริดที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ นี่คือการเปรียบเทียบโดยอิงจากข้อมูลการใช้งานและแผนงานของอุตสาหกรรมจาก GeekValue:
| เทคโนโลยี | ระยะห่างระหว่างจุดชนทั่วไป | อัตราการไหลผ่าน | อุณหภูมิกระบวนการ | เหมาะที่สุดสำหรับ |
|---|---|---|---|---|
| แมสรีโฟลว์ (C4) | > 150 ไมโครเมตร | สูง | อุณหภูมิสูงสุดประมาณ 250°C | CPU, GPU และหน่วยความจำรุ่นเก่า |
| การเชื่อมประสานด้วยความร้อนและแรงอัด | 40 – 100 ไมโครเมตร | ปานกลาง (ดีขึ้น) | 250 – 350°C | ตัวเชื่อมต่อ 2.5 มิติ, สแต็ก HBM, ลอจิกแบบละเอียด |
| พันธะไฮบริด (ทองแดง-ทองแดง) | < 10 µm | ต่ำ (ระหว่างแผ่นเวเฟอร์) | การยึดติดที่อุณหภูมิห้อง + การอบอ่อน | 3D NAND, 3D SoC รุ่นใหม่ |
แพลตฟอร์มฟลิปชิปของ GeekValue ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับ TCB และสามารถผสานรวมเข้ากับสายการผลิตไฮบริดบอนด์ดิ้งที่กว้างขึ้นผ่านอินเทอร์เฟซระบบอัตโนมัติแบบโมดูลาร์ของเรา ด้วยการให้โปรไฟล์ความร้อนที่ปรับแต่งอย่างละเอียดและการแก้ไขความเรียบของระนาบแบบเรียลไทม์ เราช่วยให้ OSAT และ IDM เปลี่ยนแพ็คเกจที่ท้าทายที่สุดของพวกเขาจาก "สิ่งแปลกใหม่ในห้องปฏิบัติการ" ไปสู่การผลิตที่มีผลผลิตสูง
การเชื่อมต่อด้วยลวด: ยังคงเป็นวิธีการหลักสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่คำนึงถึงต้นทุน
แม้ว่าเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงจะได้รับความสนใจอย่างมาก แต่กว่า 70% ของหน่วย IC ทั่วโลกยังคงใช้การเชื่อมต่อด้วยลวดอยู่ บรรจุภัณฑ์อย่าง QFP, SOIC และ BGA มาตรฐานนั้นอาศัยลวดทองคำ เงิน หรือทองแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 15 µm ถึง 50 µm เครื่องเชื่อมลวดของ GeekValue ตอบโจทย์ความต้องการของคุณได้ การเชื่อมต่อแบบละเอียดพิเศษจนถึงระยะห่างระหว่างแผ่นรอง 35 ไมโครเมตร พร้อมระบบตรวจสอบพลังงานอัลตราโซนิกแบบเรียลไทม์ ระบบวงปิดจะปรับกำลังไฟระหว่างรอบการเชื่อมเพื่อชดเชยความแปรผันของการเคลือบโลหะบนแผ่นรองหรือการปนเปื้อนบนพื้นผิว ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่พิสูจน์แล้วว่าช่วยลดความล้มเหลวในการเชื่อมหลุดได้มากกว่า 60% ในสายการผลิต MCU ปริมาณมาก
ลูกค้าใช้งานเครื่องเชื่อมลวดของเราเป็นประจำด้วยอัตราการผลิตต่อชั่วโมง (UPH) 18 สายต่อวินาที ด้วยรูปแบบวงจรที่สม่ำเสมอ ช่วยป้องกันการลัดวงจรระหว่างสายไฟกับขอบ แม้ในแพ็คเกจที่บางเป็นพิเศษ ความสามารถในการสลับระหว่างสายไฟทองแดงและทองคำได้ภายในเวลาไม่ถึง 30 นาที ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในการใช้งาน ซึ่งเป็นสิ่งที่ OSAT หลายแห่งให้ความสำคัญ
สร้างสายการผลิตการเชื่อมไดคัทที่ครบวงจรด้วย GeekValue
ข้อผิดพลาดที่พบได้บ่อยอย่างหนึ่งคือ การใช้เครื่องเชื่อมชิป (die bonders), เครื่องมือสำหรับประกอบฟลิปชิป (flip chip tools) และเครื่องเชื่อมลวด (wire bonders) จากผู้ผลิตต่างกัน ส่งผลให้โปรโตคอลการเชื่อมต่อ (handshake protocols) การออกแบบตัวพา (carrier design) และการจัดการสูตรการผลิต (recipe management) ไม่ตรงกัน GeekValue จึงมีเครื่องมือที่ครบวงจร เซลล์ประกอบ โดยที่เครื่องเชื่อมชิป (die bonder), เครื่องเชื่อมฟลิปชิป (flip chip bonder) และเครื่องเชื่อมลวด (wire bonder) ใช้เลเยอร์การสื่อสาร SECS/GEM ร่วมกัน และมีขนาดของแม็กกาซีนเฟรมตะกั่ว (lead-frame magazine) ที่เหมือนกัน ซึ่งช่วยลดเวลาในการประกอบลงอย่างน้อย 40% และทำให้การส่งต่อสูตรการผลิตระหว่างเครื่องจักรต่างๆ ปราศจากข้อผิดพลาด
วิศวกรกระบวนการของเรามักทำงานร่วมกับลูกค้าในสถานที่จริงสำหรับชุดการผลิตทดสอบครั้งแรก เพื่อให้มั่นใจว่าทุกพารามิเตอร์ ตั้งแต่โปรไฟล์การบ่มอีพ็อกซี่ไปจนถึงอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงยึดติด ได้รับการบันทึกและกำหนดไว้อย่างครบถ้วน แนวทางปฏิบัติจริงนี้ ผนวกกับการรับประกันที่ครอบคลุม 24 เดือน คือเหตุผลที่ทำให้ OSAT และ IDM มากกว่า 50 แห่งทั่วเอเชีย ยุโรป และอเมริกาเหนือ ได้นำเครื่อง GeekValue ไปใช้ในสายการผลิตของตนในช่วงสามปีที่ผ่านมา
ข้อควรพิจารณาที่สำคัญเมื่อระบุคุณสมบัติของเครื่องเชื่อมชิปหรือเครื่องเชื่อมฟลิปชิป
ช่วงขนาดของแม่พิมพ์: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องมือนี้ครอบคลุมแผนงานของคุณ ตั้งแต่เซ็นเซอร์ MEMS ขนาดเล็ก (0.3 มม.) ไปจนถึงชิปตรรกะขนาดใหญ่ (25 มม.)
การจัดการโดยผู้ให้บริการขนส่ง: มองหาอุปกรณ์เปลี่ยนเร็วสำหรับกระเป๋าเป้สะพายหลังแบบมีลวดลาย กระเป๋าใส่เจล และที่ใส่เป้แบบใช้เทป
ความแม่นยำของเครื่องจ่าย:สำหรับการยึดติดด้วยอีพ็อกซี่ ความแม่นยำในการวัดปริมาตรซ้ำ < ±2% เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อหลีกเลี่ยงการเติมน้อยเกินไปหรือมากเกินไป
การควบคุมบรรยากาศ: กระบวนการยูเทคติกและ TCB ต้องการระดับ O₂ ต่ำกว่า 10 ppm โปรดตรวจสอบการออกแบบห้องทดลอง
การตรวจสอบย้อนกลับของข้อมูล: พร้อมใช้งานสำหรับอุตสาหกรรม 4.0 ด้วยการส่งออกข้อมูลบันทึกการยึดติด แรง และอุณหภูมิแบบเต็มรูปแบบไปยัง MES
การเลือกผู้ผลิตเครื่องเชื่อมชิปความแม่นยำสูงเป็นการตัดสินใจระยะยาว ที่ GeekValue เราให้การสนับสนุนระยะไกลตลอดอายุการใช้งานแก่เครื่องจักรทุกเครื่อง พร้อมด้วยศูนย์อะไหล่ทั่วโลก และตัวเลือกในการส่งวิศวกรของเราไปฝึกอบรมถึงที่ภายใน 48 ชั่วโมงสำหรับปัญหาเร่งด่วน ไม่ว่าคุณจะกำลังเพิ่มกำลังการผลิตชิป AI รุ่นใหม่หรืออัปเกรดสายการผลิตยานยนต์ที่ล้าสมัย เราพร้อมที่จะช่วยให้คุณบรรลุการควบคุมระดับไมครอนในอัตราการผลิตที่สูง ติดต่อเรา สำหรับใบเสนอราคาทางเทคนิคโดยละเอียด หรือวิดีโอสาธิตการทำงานของเครื่องจักรแบบสดๆ