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
據麥姆斯谘詢介紹,芯片(piàn)貼裝(die attach)是半導體封(fēng)裝工藝中的關鍵工序。幾乎(hū)各種應(yīng)用領域所需的芯片都需要這道工序,對組裝(zhuāng)成(chéng)本起到了關鍵的作用。大數據、高性能計算(HPC)、5G、數據中心、智能汽車等各種大趨勢(shì)都要求器件在封裝時完成複雜的異構集成,芯片貼裝技術則在其中扮演著關鍵角色。根據Yole在2019年10月發布的(de)《芯(xīn)片(piàn)貼裝設備市場-2019版》報(bào)告顯示,從2018年至2024年,芯片貼裝設(shè)備市場預計將以6%的複(fù)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。
光子學引起了數據(jù)中(zhōng)心互連、遠程通信、5G接入網、激光雷(léi)達(LiDAR)和其它(tā)應用的強烈興趣。用於光(guāng)子(zǐ)器件(jiàn)封裝的芯片貼(tiē)裝工序需要高精度對準、對(duì)零件精細處理,涉及的芯(xīn)片(piàn)種類繁多(duō),芯片貼裝技術多(duō)樣,因此顯得非常複雜。用(yòng)於光子器(qì)件(jiàn)封裝(zhuāng)的芯片貼(tiē)裝設備(bèi)市場規(guī)模在2024年將達到2.13億美元,複合年增長率為(wéi)12%。

Santosh Kumar(以(yǐ)下簡稱:SK):首先,請您簡單介紹Palomar,以及貴司的產品(pǐn)和服務。
(以下(xià)簡稱:Palomar)是一家為先進光子器件和微電(diàn)子器件組裝工藝提(tí)供解決方案的公司,其(qí)解決方案稱為全工(gōng)藝解(jiě)決方案(Total Process Solution?)。Palomar為諸多領域提供芯片(piàn)貼裝設備,例如光子學、汽車(激光雷(léi)達和功率模塊)、醫療、微波、射頻和無線、數據通信(xìn)、電信和其它細(xì)分市場。
最(zuì)近,Yole韓國辦事處的首席分析師兼封裝(zhuāng)、組裝與基板部門首席總監Santosh Kumar榮幸地采訪了首席技術官Daniel Evans。雙方就發展(zhǎn)曆史、產品及服務、光子器件(jiàn)封裝所麵對的挑戰等(děng)問題進行了討(tǎo)論。
(以下簡稱:DE):Palomar為(wéi)先進的光子(zǐ)器件(jiàn)和微(wēi)電子器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(què)性著(zhe)稱,葡萄视频(men)提供Palomar芯片貼裝設備、Palomar引線鍵(jiàn)合(hé)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(xīn)中心(xīn)(設立(lì)在美國、亞洲、歐洲),以及完善的客(kè)戶支持服務。
SK:您能否(fǒu)介紹下Palomar在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的角色?
DE:Palomar的(de)使命是為(wéi)複雜的工藝提供簡單的解決方案。技術日新月異,產(chǎn)品上市時間是獲(huò)得成功的最重要因素(sù)之一(yī)。葡萄视频通過提供工藝開發所需先進封裝服務和設備,幫(bāng)助客戶完成從產品原型到批量生產(chǎn)的過渡,從而確保客戶成功導入新品。
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)片貼裝細分市場嗎?
DE:Palomar為很多行業提供芯片貼裝設備。讀者或許已經知道,Palomar通過與休斯飛機公司()開展合作(zuò),立誌於(yú)在航空航天與國(guó)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),業務範圍已擴展到(dào)汽車(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。
SK:在芯片貼裝設備廠商中,Palomar是光電器件組裝業務的主要廠商之一(yī)。從芯片貼裝角度來看,您認為光電器件組裝麵對的主要(yào)挑戰有什麽?Palomar如何應對這些挑戰?
DE:光電器件的芯片貼裝所(suǒ)麵對的挑戰之一是由於沒有嚴格的標準,每個細分(fèn)市場和每家客戶都有(yǒu)特殊(shū)的封裝設計。因此,葡萄视频需要與客戶一起進行(háng)多模和單模光學設計。我(wǒ)們支持多模垂直腔麵發射激光器(VCSEL)和多模光電二(èr)極管(PD)設(shè)計(jì)、邊緣發(fā)射激(jī)光器(EEL)單模設計(jì)、異構設計,例如在最終半導體工藝前進行磷化銦(InP)增益材料與矽基(jī)光子集成電路(SiPIC)的分(fèn)析,以及從InP激光器到阻擋層()或(huò)InP激光器到SiPIC的混合設計。
麵對如此種類繁多的(de)器件設計,Palomar滿足客戶需求的策略(luè)是(shì)提供一係列適(shì)用於光電器(qì)件(jiàn)組裝(zhuāng)工藝所用的芯片(piàn)貼裝設備,便於客戶按需求靈(líng)活選擇。該設備可處理上述所有不同封裝工藝的(de)粘合劑和焊料貼裝。
SK:組裝/封裝成本是光子器件(jiàn)總成本的主要(yào)組成部分。請您預測下未來的封裝技術趨勢,尤其是(shì)矽光子器件,以及其主要問題。
DE:封裝(zhuāng)和組裝方麵的挑戰與光信號亞微米光學耦合的6個(gè)自由度控製有關(guān)。在將許多分立的(de)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(guāng)子(zǐ)無法提供有效的激光技術。以InP和矽(Si)材(cái)料為代表的平台,各有不同的優勢。矽光子在整體可(kě)擴展性和降低成本方麵的希望最大。
自動真空壓力焊接係統SST 8300係列,提供單腔(qiāng)或三(sān)腔(qiāng),利用SST獨特的係統同時施加(jiā)真空和氣壓,以獲得(dé)功率(lǜ)模塊內部(bù)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(de)極低空隙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異構和混合設計。
電信和(hé)數據通信所用的收發器是現(xiàn)有市場(chǎng)量產產品(pǐn)的主要代表,但其需求量還(hái)不(bú)足整個電子產品市場的百分之一,很難吸引到大量投入。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(dī)成本。
SK:您認為用(yòng)於5G的高功率射頻器件封裝(zhuāng)所麵對的主要挑戰是什麽?
DE:用於基站功率晶(jīng)體管的橫向雙擴散場效應晶體管(LDMOS)和GaN技術需要高導熱率的芯片貼裝技術,以利於(yú)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(tiē)裝(zhuāng)技術的最新趨(qū)勢,葡萄视频開(kāi)發了一種無(wú)壓銀燒結貼裝(zhuāng)嵌入式解決方案,以幫助客戶(hù)在滿足其客戶5G產品(pǐn)要(yào)求的同時(shí)降低轉換成本。葡萄视频看到,在5G器件封裝中,多芯片封裝是其中(zhōng)的一種需求,單個封裝體中會出現多種尺寸的管芯,Palomar則一直在積極應對,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(yào)。
芯片貼裝設(shè)備3880為共晶或(huò)環氧樹脂芯片貼裝以及倒裝(zhuāng)芯片應用提供了(le)靈活性2016年,葡萄视频開發了固定高度引線技術。銀燒結材料要保持熱學和電學性能,要求在(zài)整個鍵合引線平麵上達到指定(dìng)的高度且沒有空隙。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(jué)方案。葡萄视频是在對銀燒結的噴射點膠機進行“時間-壓力”、“俄(é)歇(Auger)電子能譜(pǔ)”和“正向位移”測試(shì)之後(hòu)做出了這一決定。采用Palomar的固(gù)定高度鍵合引線技術並將其(qí)與噴射點膠機相結合,葡萄视频已經能夠為下一代RF GaN功率放大器製(zhì)造(zào)商提供全麵的解決方案。
使用相同的方法,葡萄视频的產品(pǐn)路線圖還包括增加針對芯片傾斜度和引線高度實時測量的解決(jué)方案。
設備的重複性(xìng)很高,額外增(zēng)加自(zì)動化(huà)和機器工作狀況檢查,能夠使用(yòng)戶對封裝過程更有信(xìn)心。葡萄视频看到越來(lái)越多的RF GaN功率器(qì)件封裝已從(cóng)傳統(tǒng)的航空航天、國防和(hé)電信應用領域轉移到(dào)汽車等離子點火和微波烹飪等產品中,這些產品將更加關注自(zì)動化和成本降低(dī)。

SK:芯片貼裝(zhuāng)業務由一些大型廠商主導。Paloma將(jiāng)如何在(zài)這(zhè)個競爭激烈(liè)的(de)市(shì)場中保持並增強地位?尤其是,當(dāng)葡萄视频已經看到客戶對成本壓縮的要求越來越高,這方麵的壓(yā)力變得越(yuè)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(yōng)有遍布(bù)全球的創新中心,這些創新中(zhōng)心專門為客(kè)戶(hù)提供原型、工藝(yì)開(kāi)發和定製服務(contract manufacturing services)。從項目啟動到量(liàng)產,我(wǒ)們都與客戶合作。隨著他們的產量逐漸增加,葡萄视频(men)也已經能提供滿足需求的設備。這(zhè)是因(yīn)為(wéi)客戶在開發、測試和生產過程中(zhōng)一(yī)直使用Palomar的設備。對於客戶來(lái)說,通過葡萄视频的(de)創新中心購買設備係列則是水到渠成的事情。
SK:Yole看到(dào)組裝設備行(háng)業裏(lǐ)正在進行很多(duō)並購活(huó)動,也包(bāo)括芯片貼裝設備廠商(shāng)。大家正在通過並購(gòu)實現設備的多樣化來,以支持各種(zhǒng)業(yè)務需求和組裝工藝需求。您認為將來這樣的(de)趨勢還會繼(jì)續嗎?這將如何影響Palomar的(de)芯片貼裝設備業務?
DE:在芯(xīn)片貼裝設(shè)備的設計和製造方麵,Palomar的市場(chǎng)地位獨特,葡萄视频(men)還(hái)在2015年(nián)收購了(le)SST ,從而擴大產(chǎn)品線。Palomar不僅有芯片貼裝設(shè)備和(hé)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、共晶、焊料(liào)和燒結設備供應商(shāng)。
葡萄视频是一家獨立的美(měi)國公司,由(yóu)當地管理層負責運營。Palomar將通過內部產品開發或外(wài)部(bù)收購繼續完成(chéng)戰略增長計劃(huá)。
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、封裝工藝開發和小批量定製服務。作為細分市場(chǎng)的成熟OSAT廠商,是否有計劃從小批量製造(zào)(LVM)轉變為大批量(liàng)製造(HVM)封裝服務(wù)提供商?
DE:Palomar的定位是通過在全球範圍內增設創新中心(xīn)推進(jìn)定製服(fú)務。獨特的商業模式使(shǐ)葡萄视频(men)能夠與(yǔ)行業中現有和未來巨頭合作,明確地致力於通過葡萄视频的設計、工藝開發和定製服務,讓(ràng)客戶的原型發展為未來(lái)的技術。葡萄视频(men)與全球(qiú)五大互聯網提供商中三家的研發部門、前五大國防承包商都已開展合作。Palomar的戰略是成為更加全麵(miàn)的(de)工藝解決方案提供商,為先進的光電和半導體封裝提供資產(chǎn)設備和(hé)服務。
SK:非常感謝您接受采訪(fǎng)。您是否有其它想法需要(yào)向大家補充?
DE:最後,我(wǒ)想說,Palomar很幸運(yùn)擁有很(hěn)多才華橫溢和(hé)經驗(yàn)豐富的員工。在(zài)葡萄视频過去40多年的發展中,還(hái)未出(chū)現過無法為客戶解決(jué)問題的情況。因此,如果讀者有任何光電器(qì)件封裝(zhuāng)方麵的問題和挑戰,歡迎與交流,讓葡萄视频(men)有機會向您展示葡萄视频的能力!
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