先進光電器件封裝設備複雜工藝問題(tí)的解決辦法
發表時間:2021-06-11
據(jù)麥姆斯谘詢介紹,芯片貼裝(die attach)是半導體封裝工藝中的關鍵(jiàn)工序。幾乎各種應用領域所需的芯片都需要這道工(gōng)序,對組裝成(chéng)本起到了關鍵的作用。大數據、高性能(néng)計算(HPC)、5G、數據中心、智能汽車等各種大趨勢都要求器件在封裝時完成複雜的(de)異(yì)構集成,芯片貼裝技術則(zé)在(zài)其中扮演著關鍵角色。根據Yole在2019年10月(yuè)發布的《芯片貼裝設備市場-2019版》報告顯示,從2018年至2024年,芯片(piàn)貼裝設備市場預計(jì)將以6%的複合年增長率(CAGR)獲得增長,到2024年(nián)其市場規模將達到13億(yì)美元。
光子學引(yǐn)起了數據中心互連、遠程通信、5G接入網、激光(guāng)雷達(LiDAR)和其它應用(yòng)的強烈興(xìng)趣。用於光(guāng)子器件封裝的芯片貼裝工序需要高精度對準、對(duì)零(líng)件精細處理,涉及的芯片種類繁多,芯片貼裝技術多樣,因此顯得非(fēi)常複雜(zá)。用於光子器件封裝的芯片貼裝設備市(shì)場(chǎng)規模在2024年將達到2.13億美元,複合年增長率為12%。
Santosh Kumar(以下簡稱:SK):首先,請您簡(jiǎn)單介紹Palomar,以及貴司的產品和服務。
(以下簡稱:Palomar)是(shì)一家為先進光子器件和微電(diàn)子(zǐ)器件組裝工藝提供解決方案(àn)的公司,其解決方案稱為全工藝(yì)解決方案(Total Process Solution?)。Palomar為(wéi)諸多領域提供芯片貼裝設備,例如光子學、汽車(chē)(激光雷達和功率模塊)、醫療、微波、射頻和無線、數據通信、電信和其它細分(fèn)市場(chǎng)。
最近,Yole韓國辦事處的首席分析(xī)師兼封裝、組裝與基板部門首席總(zǒng)監Santosh Kumar榮幸地采訪了(le)首席技(jì)術官Daniel Evans。雙方就發展曆史(shǐ)、產品及(jí)服務、光子器件封裝所麵對的(de)挑戰等問題進行了(le)討(tǎo)論。
(以下簡(jiǎn)稱:DE):Palomar為先進的光子器件和微電子器(qì)件(jiàn)組裝工藝提供完整(zhěng)的工(gōng)藝解(jiě)決方案。Palomar提供的設備以靈活性、速度和準確(què)性著稱,葡萄视频提供Palomar芯片貼裝設備、Palomar引(yǐn)線鍵合設備和楔焊機、SST真空回流係統,專注於外包製造和組裝的創新中心(設立在美(měi)國、亞洲、歐(ōu)洲),以及完善的客戶支持服務。
SK:您能否介紹下Palomar在半導體產業鏈中的角(jiǎo)色(sè)?
DE:Palomar的使命是為複(fù)雜的工藝提供簡單的解決方案。技術日新月異(yì),產品上市時間是獲得成功的最(zuì)重要因素之一。葡萄视频通過提(tí)供工藝開發所需先(xiān)進封(fēng)裝(zhuāng)服務和設備,幫助客戶完成從(cóng)產品原型(xíng)到批量生產的(de)過渡,從而確保客戶成(chéng)功導(dǎo)入新品。
SK:芯片貼裝是集(jí)成電路(IC)組裝中的關鍵工序,涵蓋了各種應用的所有器件。您能談談Palomar所關注的芯(xīn)片貼裝細分(fèn)市場嗎(ma)?
DE:Palomar為很多行業提供芯片(piàn)貼裝設備。讀者或許已經知道,Palomar通過與休斯飛機公司()開展合作,立誌於在航空航天與國(guó)防行業紮根。葡萄视频已經為半(bàn)導體和光子學產業提(tí)供了40多年的服務,業務範圍(wéi)已擴展到汽車(chē)(激光雷達和功率模塊)、醫療、微波、射頻和無線、數據通信、電(diàn)信和其它細分市場。
SK:在芯片貼(tiē)裝設備廠商中,Palomar是光(guāng)電器件組裝業務的主要廠商之一。從芯(xīn)片貼(tiē)裝角度來看,您(nín)認為(wéi)光電器件組裝(zhuāng)麵(miàn)對的(de)主要挑戰有什麽?Palomar如何應對這些挑戰?
DE:光電器件的芯片(piàn)貼裝所(suǒ)麵對(duì)的挑(tiāo)戰之一是由於沒有嚴格的標準,每個細分市場和每家(jiā)客戶都有(yǒu)特殊的封裝設計。因此(cǐ),葡萄视频需要與客戶一起進行多(duō)模和單模光學(xué)設計。葡萄视频支持多模垂直腔麵發射激光器(VCSEL)和多模光電二極管(PD)設計、邊緣發射激光器(EEL)單模設(shè)計、異構設計,例如在最(zuì)終半導體工藝前進行磷化(huà)銦(InP)增益材料與矽基光子(zǐ)集成電路(SiPIC)的分析,以及(jí)從(cóng)InP激光(guāng)器到阻擋層(céng)()或InP激光器到SiPIC的混合設計。
麵對如此種類繁多的器件設計,Palomar滿足客戶需求的策略是提供一係列適用於光(guāng)電器件(jiàn)組裝工藝(yì)所用的芯(xīn)片貼裝設備,便於客戶按需求靈活選擇。該設備(bèi)可處理上述所有不同封裝工藝的粘合劑和焊(hàn)料貼裝。
SK:組裝/封裝成本是(shì)光子器(qì)件總成本的主要組成部分。請您預測下未來的封裝技術趨勢,尤其是矽光子器件,以及其主要問題。
DE:封裝和組裝方麵的挑戰與光信號亞(yà)微米光學耦合的6個自由度控(kòng)製有關。在將許多分立的光學功能組合成單片式平麵結構方麵,矽光子學取得了巨大(dà)的進步。但是,矽光子無法提供有(yǒu)效的激(jī)光技術。以InP和矽(guī)(Si)材料為代表(biǎo)的平台,各有不同的(de)優勢。矽光子在整體可擴展性和降(jiàng)低成(chéng)本方麵(miàn)的希望最大。
自(zì)動真空壓力(lì)焊接係統SST 8300係列,提供單腔或三(sān)腔,利(lì)用(yòng)SST獨特的係統同時施加真空和氣壓,以獲得功率模塊內部關鍵組件的焊接界麵尤(yóu)其是陶瓷覆銅板(DBC)與基板界麵所需的極低空隙率(lǜ)基於企業的技術底蘊和可用的基礎設(shè)施(shī),市場領導者也在追求異構和混合設計(jì)。
電信和數據通信所用的收發器是(shì)現有市場量產產品的主要代表,但其需求量還不足整個電子產品市場的百分之一,很(hěn)難吸引到大量投入。因此,市場將繼續利用電子技術。
隨著時間的推移,封裝設計不斷發展,放寬耦合公差,這將有助於降低成本。
SK:您認為用於5G的(de)高功率射頻器件封裝所麵對的主要挑戰是什麽?
DE:用於基站功率晶體(tǐ)管的橫向雙擴(kuò)散場效應晶體管(guǎn)(LDMOS)和GaN技術需要高導熱率的芯片貼裝技術(shù),以(yǐ)利於芯片自身(shēn)散熱。LDMOS需要AuSi共晶貼裝,而GaN器件需要AuSn共晶或無壓銀燒結貼裝。為了滿足GaN器件(jiàn)貼裝技術的(de)最新趨勢(shì),葡萄视频開發了一種無壓銀燒(shāo)結貼裝(zhuāng)嵌(qiàn)入式解決方案,以幫助客戶在滿足其客戶(hù)5G產(chǎn)品要求的(de)同時降低轉(zhuǎn)換成本(běn)。葡萄视频看到,在5G器件封裝(zhuāng)中(zhōng),多芯片封裝(zhuāng)是其中的一種需求,單個封(fēng)裝體中會出現多種尺寸的管芯,Palomar則一(yī)直在積極應對,這對最大化產量和最大程度降低組裝工藝溫度來講至關重要。
芯片貼裝設備3880為共晶或環氧樹脂芯片貼裝以及倒裝芯片應用提供了靈活性2016年,我(wǒ)們開發了固定(dìng)高(gāo)度(dù)引線(xiàn)技術。銀燒結材料要保持熱學和電學性能,要求在整個鍵合引線平麵上達到指定的高度且沒有(yǒu)空隙。去年,葡萄视频通過集成Musashi的噴射點膠泵Aerojet進一步完(wán)善了該解決方案。葡萄视频是在對銀燒結的噴射點(diǎn)膠機進行(háng)“時間-壓力”、“俄歇(Auger)電子能譜”和“正向位移”測試之後做出了這一決定。采用Palomar的固定高度鍵合(hé)引線技術並將其與噴射點膠機相結合,葡萄视频已經能夠為下(xià)一代RF GaN功率(lǜ)放大器製(zhì)造商提供全麵的解決方案。
使用相同的方法,我(wǒ)們(men)的產品路線圖還包括增加針對芯片傾(qīng)斜度和引線高度實時測量的(de)解決方案。
設備的重複性很高,額外(wài)增(zēng)加自動化和機器工作狀況檢查,能夠(gòu)使用戶對封裝過程更有信心。葡萄视频看到越來越(yuè)多的RF GaN功率器件封裝(zhuāng)已從傳(chuán)統的航空航天、國防和電(diàn)信應用領域轉移到汽車等離子點火和微波烹飪等產品中,這些產品將更加(jiā)關注自動化和成本降低。
SK:芯片貼裝業務由一些大(dà)型廠商主導。Paloma將如(rú)何在這(zhè)個競爭激烈的市場中保持並增強地位?尤其是,當我(wǒ)們已經看到客(kè)戶對成(chéng)本(běn)壓縮的要求越來越高,這(zhè)方麵的壓(yā)力變得越來越(yuè)大時……DE:全工藝解決方案是Palomar的主要與眾(zhòng)不同之處。葡萄视频不僅提供設(shè)備,還擁有遍布全球的創新中心,這些創新中心專門為客戶提供原型、工藝開發和定(dìng)製服務(contract manufacturing services)。從項目啟(qǐ)動(dòng)到量產,葡萄视频都與客戶合作。隨著(zhe)他們(men)的產量逐漸增加,葡萄视频也已經能提供滿足需求的設備。這是因為客戶在開發、測試和生產過(guò)程中一直使用Palomar的(de)設(shè)備。對於客戶來說,通過(guò)葡萄视频的創新中心購買(mǎi)設(shè)備係列則是水到渠成的(de)事情。
SK:Yole看(kàn)到組裝設備行業裏正在進行很多並購(gòu)活動,也包括芯片(piàn)貼裝設備廠商。大家(jiā)正在通過並購實現設備的多樣化來,以支持各種業務需求和組裝工藝需求。您認為將來這樣的趨勢還會(huì)繼續(xù)嗎(ma)?這將如何影響Palomar的芯片貼裝設(shè)備業務?
DE:在芯片貼裝設備的設計和製造方麵,Palomar的(de)市場地位獨特,葡萄视频還(hái)在2015年收購了(le)SST ,從而擴大產品線。Palomar不僅有芯片貼裝設備和鍵合機,現在還擁有完整的真空回流係統(tǒng)產品線,使Palomar成為各種環氧、共晶、焊料和燒結(jié)設備供應商。
葡萄视频是一家獨立的美國公司,由(yóu)當地管理層負責運營。Palomar將通過內部產(chǎn)品(pǐn)開發或外部收購(gòu)繼續完(wán)成戰略增長計劃。
SK:Palomar采取獨特的商業模式。除設備業務外,Paloma還(hái)為客戶提供設計、封(fēng)裝工藝開發和小批量定製服務。作為(wéi)細分市場的成熟OSAT廠商,是否有計劃從(cóng)小批量製造(LVM)轉變為大批量(liàng)製(zhì)造(HVM)封裝服務提供商?
DE:Palomar的定位是通過在全(quán)球範(fàn)圍內增設創新中心推進定製服務。獨特的商業模式使葡萄视频(men)能夠(gòu)與行業(yè)中現有和(hé)未(wèi)來巨頭合作,明確地(dì)致力於通過葡萄视频的設計、工藝開發和定製服務,讓客戶(hù)的原型發展為未來的技術。葡萄视频與全球五大互聯(lián)網提供商中三家的研發部門、前五大國防承包商都(dōu)已(yǐ)開展合作。Palomar的戰略(luè)是(shì)成為更加(jiā)全麵的工藝解決方案提供商,為先進的(de)光電和半導體封裝提(tí)供資產設備和服務(wù)。
SK:非常感謝您接受采訪。您是否有其它想法需要(yào)向大家補充?
DE:最後,我想(xiǎng)說,Palomar很幸運擁有很多才(cái)華橫溢和經驗豐富的員工。在葡萄视频過去40多年的發展中,還未出現(xiàn)過無法為客戶(hù)解決問題(tí)的情況。因此,如果(guǒ)讀者有任何光電器件封(fēng)裝方麵的問(wèn)題和挑戰,歡迎與交流,讓葡萄视频有機會(huì)向您展示葡萄视频的能力!
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