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IoT 元器件五花八门,IC 封装各出奇招

时间:2017-10-18 15:31来源:Compotechasia 作者:任苙萍 点击:
——K&S:工艺分工不再壁垒分明,智能制造加速响应市场
物联网 (IoT) 时代来临,迫使电子组件在讲究丰富内涵 (功能) 的同时,不得不追求更轻巧的体态,外形也不像过去一样规矩呆板,让"封装"的重要性与日俱增。尤其在摩尔定律遭遇滞碍,即使晶体管数目疯狂倍增、效能增进仍有限后,从晶圆级封装 (WLP)、堆栈封装 (PoP) 或系统级封装 (SiP) 着手似乎已成共识。特别是内存封装,当容量越来越高,PoP 越见蓬勃,而悬空打线 (Wire Bonding) 又是另一门学问;为避免用力过猛导致芯片破裂,如何抑制打线造成太大振动,将是良率关键。

再者,"整合型扇出封装"(Integrated Fan-out, InFo) 因可进一步省去中介载板,成本较传统 PoP 降低 2~3 成以上,更是业界绞尽脑汁钻研的方向。在半导体先进封装、电子装配、楔焊机及耗材产品完整部署的库力索法 (Kulicke & Soffa, 简称 K&S) 对此深有感触;K&S 集团资深副总裁张赞彬指出,随着封装趋于多样化,切割、黏晶、焊接、打线等工艺分工不若以往明确,设备机台亦须与时俱进,朝"一机多用途"发展。"以当红 Fan- out 为例,要在晶圆上就地执行,还是待黏晶后的基板上再做?其实未有定论",张赞彬说。
 
照片人物:K&S 集团资深副总裁张赞彬

一机多用,Hybrid 贴装应声而出
有鉴于此,K&S 近期于 SEMICON Taiwan 2017 展出配有芯片传送器的 Hybrid 先进贴装设备,正是由此应蕴而生。张赞彬透露,每年 SEMICON 展场,K&S 都会特意区隔出一个独立空间展示最新"极品",这款集高速被动晶圆贴装与高精度倒装芯片 (Flip Chip) 封装于一体的 Hybrid 机台,正是今年的神秘嘉宾,预计明年初才正式对外发布;可广泛用于 WLP / FOWLP、多芯片封装 (MCP) 和嵌入式组件封装,精确度高达 7 μm @ 3 Sigma,为之后的导线架焊接及打线奠定良好基础。
 
图:K&S 最新 Hybrid 三合一晶圆进料设备,可用于嵌入式组件、PoP / SiP 或无源 SMD 封装
资料来源:K&S 提供

张赞彬表示,虽然半导体的后段工艺演进不如前段快速,通常前段要经过 2~3 迭代才会引领后段跟进;但每至指标性世代,后段亦须即刻加入微缩行列。K & S 的"APAMA"热压焊接 (TCB) 可为高密度扇出晶圆级封装 (HD FOWLP) 和高精度倒装芯片执行"全自动化"的芯片到基板 (C2S) 和芯片到晶圆 (C2W) 封装工序,模块化设计可赋予工艺转换的灵活性。另为降低用于先进封装的光刻 (Lithography) 成本,K&S 在今年 7 月宣布收购全球首家雷射光刻设备厂 Liteq BV 公司;其著名的"i-line 步进光刻机",可较现行水银灯方式大幅提高产能。

能与多种材料兼容并扩大焊接区域的"Asterion"锲焊机,亦加强图像识别能力,确保良率和可靠度。K&S 还将特殊频率声音转化为热能,利用超音波焊接电动车的铝线电池模块,具有三大优势:1.若电池有问题可重工,只要把铝线换掉、重新打线即可;2.若电池与电池之间发生短路,传统镍片焊接容易擦出火花,但铝线因可熔断、具保险丝作用,安全性较佳;3.质量稳定、成本相对较低。关于打线,有别于传统一植球 (Stud Bumping)、一条线的作法,K&S 改采先完成所有植球动作再统一打线,可简化许多重复步骤,将 MCP 焊线速度提升 30~50%。

导入工业 4.0,智能设备是串联 IoT 的核心
K&S 早先推出的"ATPremier PLUS"晶圆封装焊接机,即是锁定晶圆级植球和焊线,拥有优异的低温金线植球能力。此外,为补齐封装后之切割刀产品线,K&S 更与中国砂轮 (中砂) 签署代理销售协议,在原有主力产品之外——用于硅晶圆和非金属镀层后段封装切割的电镀切割刀,新添用于金属镀层封装和硬材基板切割的烧结法切割软刀。张赞彬认为,"市场对于制造端的期待已不同往昔,如此转变,将为企业带来明显的生存压力;唯有导入工业 4.0 的智能制造概念才不会与市场渐行渐远"。他并以"大树"来比喻 IoT 的盘根错节。

"有了感测/嵌入式处理/连接技术作为根基、软件为输送养分的骨干,才能衍生枝繁叶茂的诸多应用;而智能设备,是串联三者的核心,与功能、产品、服务紧密相关",张赞彬强调。着眼于高产量、工艺相对简单的市场,日前同步于 SEMICON 展示的全新 GEN-S (智能系列) 高性能球焊机——RAPID Pro,除了在出厂时已依据用户需求完成必要的客制化配置,不须额外调校便可立即服役、且不忘为用户保留调试空间——可通过机台屏幕窗口脱机编程专属选单/配方。搭配 K&S 独家"KNet PLUS"管理软件 (授权取得),还能实时联机监控、诊断。

"KNet PLUS"允许用户自行定义控制参数,经由 SEMI HSMS / SECS-II 协议将设备与云端数据库链接。除了基本的配方管理、事件控制和条形码扫描功能外,一旦工艺或设备异常,系统会发送短信示警。借助完整的"软硬合一"智能管理机制,更方便接合后检测 (post bond inspection)。
 
(责任编辑:jane)
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