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先進光電器件封裝設備複雜工藝問題的解決辦法

發表(biǎo)時間:2021-06-11

  據麥姆斯谘詢介紹,芯片貼裝(die attach)是半導體封裝工(gōng)藝中的關鍵工序。幾乎各種應用領域所需的芯片都需要這(zhè)道工序,對組裝成本起到了關鍵的作用。大數據、高性能計算(HPC)、5G、數據(jù)中心、智能汽(qì)車等各種大趨勢都要求器(qì)件在封裝時(shí)完(wán)成(chéng)複雜(zá)的異構集成,芯片(piàn)貼裝技術則在其中扮演著關鍵(jiàn)角(jiǎo)色。根據Yole在2019年10月發布的《芯片貼裝設備市場-2019版》報告顯示,從2018年至2024年,芯片貼裝設備市場(chǎng)預計將(jiāng)以6%的複合年增長率(CAGR)獲得增長,到2024年其市場規模將達到13億美元。

  

  光(guāng)子學引起了數(shù)據中心互連、遠程通(tōng)信(xìn)、5G接入網、激光雷達(LiDAR)和其它應用的強烈興(xìng)趣。用(yòng)於(yú)光子器件封裝的芯片貼裝工序需要高精度(dù)對準、對零件精細處理,涉及的芯片種類繁多,芯片貼裝技術多樣,因(yīn)此顯得非常複雜。用(yòng)於光子器件封裝的芯片(piàn)貼裝設備市場規模(mó)在2024年將達到2.13億美元,複合年增長率為12%。

  

櫃式高速噴射(shè)點膠機


  Santosh Kumar(以下簡稱:SK):首先,請您簡(jiǎn)單介紹(shào)Palomar,以及貴司的產品(pǐn)和服務。

  (以下簡稱:Palomar)是一家為先進光子器件和微電子器件組裝工藝(yì)提供解決方案的公司,其解決(jué)方案(àn)稱為全工藝解決方案(Total Process Solution?)。Palomar為諸多領域(yù)提供芯片貼裝設(shè)備,例如光子學、汽車(激(jī)光雷(léi)達和功率模塊)、醫療、微波、射頻和無線、數據通信、電信和其它(tā)細分市場。

  

  最近,Yole韓國(guó)辦事處的首席分析師兼封裝(zhuāng)、組裝與基板部門首(shǒu)席總監Santosh Kumar榮幸地采訪了首席技術官Daniel Evans。雙方就發展曆(lì)史、產品及服務、光子(zǐ)器件封裝所麵對的挑戰等問題進行(háng)了討論。

  

  (以下簡稱:DE):Palomar為先進的光子器件和微電子器(qì)件組裝工藝提供完整的工藝解決方案。Palomar提供的設備以靈活性、速度和準確性著稱,葡萄视频提供Palomar芯片貼(tiē)裝設備、Palomar引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(設立在美國、亞洲、歐洲),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色(sè)?

  

  DE:Palomar的使命是為複雜的工藝提供簡單的解決方案(àn)。技術日(rì)新(xīn)月異,產品上市時間是獲得成功的最重(chóng)要因素之一。葡萄视频通過提供工藝開發所需先進(jìn)封裝(zhuāng)服(fú)務和設(shè)備,幫助客戶完成從產品原型到批量(liàng)生產的過渡,從而確保客戶成功導入新品。

  

  SK:芯片貼裝(zhuāng)是集成電路(IC)組裝中的關鍵工序,涵蓋(gài)了各種應用的所有器件。您能談談Palomar所關注的芯片(piàn)貼裝細分市場嗎?

  

  DE:Palomar為很多行業提供(gòng)芯片貼裝設備。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(háng)天與國防行業紮根。葡萄视频已經為半導體和光子學產業提供了40多年的服務(wù),業務範圍已擴展(zhǎn)到(dào)汽車(激光雷達(dá)和功(gōng)率模塊)、醫療、微(wēi)波、射頻和無(wú)線、數據通信、電信和(hé)其它細分市(shì)場。

  

在線(xiàn)式高(gāo)速噴射點膠機  


SK:在芯片貼裝設備廠商中,Palomar是光(guāng)電器件組裝業務的主要廠(chǎng)商之一。從芯片貼裝角度來看(kàn),您認為光電器(qì)件組裝麵(miàn)對的主(zhǔ)要挑戰有什(shí)麽?Palomar如何應(yīng)對這些(xiē)挑戰?

  

  DE:光電器件的芯片貼(tiē)裝所麵對的挑戰之一是由於沒有嚴(yán)格的標準(zhǔn),每個細分市場和每家客戶都有特殊的封裝設計。因此,葡萄视频需要與客戶一起進(jìn)行多模和單模光學設計。葡萄视频支持多(duō)模垂直腔麵發射激(jī)光器(VCSEL)和多模(mó)光電二極(jí)管(PD)設計、邊緣發射激光器(qì)(EEL)單模設計、異構(gòu)設計(jì),例如在最終半導體工藝前進行磷化銦(InP)增益材料與矽基光子集成電路(SiPIC)的分析,以及從(cóng)InP激光器到阻擋層(céng)()或InP激光器到SiPIC的(de)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電器件組裝工藝所用的芯片貼(tiē)裝設備,便於客戶按需求靈活選擇。該(gāi)設備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(zǔ)裝(zhuāng)/封裝成本是光子器件(jiàn)總成本的主要組成部分(fèn)。請您預測下未來的封(fēng)裝技術趨勢,尤其是矽光(guāng)子器件,以及其主要問題。

  

  DE:封(fēng)裝和組裝方麵的挑戰與光(guāng)信號亞微米光學(xué)耦合的6個自由度控(kòng)製有關。在將(jiāng)許多分立的光學功能組(zǔ)合成單片式(shì)平麵結構方麵,矽光子(zǐ)學(xué)取得了巨大的進步。但是,矽光子無法提(tí)供有效的激光技術。以InP和矽(Si)材料為代表的平台,各有不同(tóng)的優勢。矽光子在整體可擴展性和降低成(chéng)本方麵的希(xī)望最大。

  

  自動真空壓(yā)力焊接係統SST 8300係列(liè),提供單腔或三腔(qiāng),利用SST獨特的係統(tǒng)同(tóng)時施加真空和氣壓,以獲得功率(lǜ)模塊內部關鍵組件的焊接界麵尤其是(shì)陶瓷覆銅板(DBC)與基板界麵所需的極低空隙(xì)率基於企業的技術底蘊和可用的基礎設施,市場領導者也在追求(qiú)異構和混(hún)合設計。

  

  電信和數據通信所用的收發器(qì)是現(xiàn)有市場量產(chǎn)產(chǎn)品的主要代表,但其需求量還不足整個電子產品市場(chǎng)的(de)百分之一,很難吸引到大量(liàng)投入。因此,市場將繼續利用電子技術。

  

  隨著(zhe)時間的推移,封裝設計(jì)不斷發展,放寬耦合(hé)公差,這將(jiāng)有助於降低成本。

  

  SK:您認(rèn)為用於5G的高功率射頻器件封裝所麵對的主(zhǔ)要挑戰是什麽?

DE:用於基站功率晶體管的橫向雙擴散場效應晶體管(LDMOS)和GaN技術(shù)需要(yào)高導熱率的芯(xīn)片貼裝技術(shù),以利於芯片自身散熱。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器件貼裝技術的最(zuì)新趨勢,葡萄视频開發了一種無壓銀燒結貼裝嵌入式解(jiě)決方案,以幫助客戶在滿足其客戶(hù)5G產品要求的同時(shí)降低轉換(huàn)成本。我(wǒ)們看到,在5G器件封裝中,多芯片封裝是其中的一種需求,單個封裝體中會出現多種尺寸(cùn)的管(guǎn)芯,Palomar則一直在(zài)積極應對,這對最大化產量(liàng)和最(zuì)大(dà)程度降低組裝工藝溫度來(lái)講至關重要。

  

  芯(xīn)片(piàn)貼裝設備3880為(wéi)共晶或環氧樹(shù)脂芯片貼裝(zhuāng)以及倒裝芯片(piàn)應用提供了靈活性2016年,葡萄视频(men)開發了固定高度(dù)引線(xiàn)技術。銀燒結材料要保持熱學和電學性(xìng)能,要求在整(zhěng)個鍵合引線平麵上(shàng)達到指定的高度且沒有空隙。去年(nián),葡萄视频通過(guò)集成Musashi的噴射點膠泵(bèng)Aerojet進一步完善了該解(jiě)決方案。葡萄视频是在對銀燒結(jié)的噴(pēn)射點膠機進行“時(shí)間-壓力”、“俄(é)歇(xiē)(Auger)電子能譜”和(hé)“正向位移”測試之(zhī)後做出了這一決定。采用Palomar的固定高度鍵(jiàn)合引(yǐn)線技(jì)術並將其與(yǔ)噴射點膠機相結合,葡萄视频已經能夠為下一代RF GaN功率放大器製造商提供全麵的解決方案。

  

  使用相同的方法,我(wǒ)們的產品路線圖還包括增加針對芯片傾斜(xié)度和引線(xiàn)高度實時測量的(de)解決方案(àn)。

  

  設備的重複性很高,額(é)外增加自動化和機器工作狀況(kuàng)檢查,能夠使用戶對封裝過程更有(yǒu)信心。葡萄视频看到越來越多(duō)的RF GaN功率器件封裝已從(cóng)傳統的(de)航空(kōng)航天(tiān)、國防和(hé)電信應用領域轉移(yí)到汽車等離子(zǐ)點火和微波(bō)烹飪(rèn)等產品中,這些產品將(jiāng)更加關注自動化和成本降低。

  

在線式(shì)高速(sù)噴射點膠機(jī)


  SK:芯片貼裝業務由一些大型廠商主導。Paloma將(jiāng)如何在(zài)這個競爭激烈的市場中保持並增強地(dì)位?尤其是,當葡萄视频已經(jīng)看到客戶對(duì)成本壓縮的要求越來越高,這方麵的壓力變得越來越大時……DE:全工藝解決方案是Palomar的主要與眾不同之處。葡萄视频不僅提供設備,還擁有(yǒu)遍布全球的創新(xīn)中心,這些創(chuàng)新中心專門為客戶提供原型、工藝開發和定製(zhì)服務(contract manufacturing services)。從項目啟動(dòng)到(dào)量產,葡萄视频都與客戶合作。隨著他們的產量(liàng)逐漸(jiàn)增加(jiā),葡萄视频也已經能提供(gòng)滿足需(xū)求的設備。這是因為客戶在開發、測試和生產過程中一(yī)直使用Palomar的設備。對於客(kè)戶來說,通過葡萄视频的創新中心購買(mǎi)設備係列則是水到渠成的事情。

  

  SK:Yole看到組裝設備行業(yè)裏正在進行很多並購活動,也包括芯片貼裝設備廠(chǎng)商。大家正在通過並購實現設備的多(duō)樣化來,以支(zhī)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繼續嗎?這將如何影響Palomar的芯(xīn)片貼裝(zhuāng)設備業務?

  

  DE:在芯片貼裝設備的設計和製(zhì)造方麵,Palomar的市場地位獨特,葡萄视频還在(zài)2015年收購了SST ,從而擴大產品線。Palomar不僅(jǐn)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產品線,使Palomar成為各種環氧、共(gòng)晶、焊料和燒結設備供應商。

  

  葡萄视频是一家獨立的美國公(gōng)司,由當地管理層(céng)負責運營。Palomar將通過內部產品開發(fā)或外部收購繼續完成戰(zhàn)略增長計劃。

  

  SK:Palomar采取獨特的商業模式。除設備業(yè)務外,Paloma還為客戶提供設計、封裝工藝開發和小批量定(dìng)製服務。作為細分市場的成熟OSAT廠商,是否有計劃從小批量製造(LVM)轉變為大批量(liàng)製造(HVM)封裝(zhuāng)服務提供(gòng)商?


  DE:Palomar的定位是通過在全(quán)球範圍內增設創新中(zhōng)心推進定製服務。獨特的商業模式(shì)使葡萄视频能夠與行(háng)業中現(xiàn)有和未來巨頭合作,明確(què)地致力於通過葡萄视频的設計、工藝開發和定製服(fú)務,讓客戶的原型發展為未來(lái)的技術。葡萄视频(men)與全球五大互聯(lián)網提供商中三家的研(yán)發部門(mén)、前(qián)五大國防承包商都已開展合作(zuò)。Palomar的戰略是成為更加全麵的工藝解決方(fāng)案提供商,為先進的光電和半導體封裝提供資產設備和服務。

  

  SK:非常感謝您接受采訪。您是否有其它想法需要向大家補充?

  

  DE:最後,我想說,Palomar很幸(xìng)運擁有(yǒu)很多才華橫溢和經驗豐富的(de)員工(gōng)。在葡萄视频過去40多年的發展中,還未出現過無法為客戶解決問題的情況。因此,如果讀者有任何光電器件封裝方麵的問題(tí)和挑戰,歡迎與交流,讓葡萄视频有機會向您展(zhǎn)示葡萄视频的能力!



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