音圈执行器如何提升超薄芯片取放&贴装精度?
随着柔性消费电子市场的迅速成长和IC制造技术的快速发展,IC芯片不断朝着轻薄化、高性能、低功耗和多功能化的方向发展。超薄芯片的高效封装,是封装设备厂商未来投入的重点。
超薄芯片是指厚度小于100微米的芯片,在可穿戴智能设备、柔性显示等领域应用广泛,相比厚芯片具有更高的导电性、散热性等特点,为打造更智能的消费终端提供可能。但与此同时,超薄芯片也非常脆弱,易弯曲、易划损、易破碎,极大限制了真空拾取和贴装操作等的工艺调控,稍有不慎极易导致芯片翘曲、碎裂、器件失效等突出问题,所以需要极其温和的处理。
芯片拾取与贴装
芯片拾取与贴装(Pick & Place)是高密度超薄芯片封装技术的两项关键工艺。芯片拾取与贴装的效率和可靠性直接影响着电子封装的进程、生产率和成本。
1.芯片拾取
芯片拾取是将芯片从晶圆盘上拾起,并转移至基板的过程。在拾取过程中,顶针剥离、拾取位移、拾取速度和接触保压等参数都至关重要。
若拾取机构接触芯片速度过快、冲击力过大,则容易过度按压芯片造成芯片底部与顶针接触部位碎裂,严重影响芯片转移效率和封装进程。
所以,如何以更精确的力度拾取芯片,并安全、准确地转移到基板上,是提升超薄芯片封装效率的一大关键。目前,国外先进贴装设备可达到拾取机构亚微米级的位置反馈及毫克级的压力控制。
2.芯片贴装
超薄芯片贴装,是贴装头在加热加压条件下,完成将芯片贴装到基板上的过程,贴装效果直接决定着IC器件的电气性能和粘接机械可靠性。
在芯片贴装的加压和加热互相耦合作用的瞬态过程中,贴装头需要下压芯片以压缩ACA流体导电粒子变形,并在芯片加热过程中保持一定下压力,等待ACA胶体固化。
同等条件下,超薄芯片引脚间距越小(密度越大),贴装所需的时间就越长,对贴装头运动控制的要求就越苛刻。贴装过程中贴装头压力需时刻保持在15g左右并且保压过程中压力波动需控制在±1g以内。厂商需要根据芯片的尺寸、引脚密度和大小、捕捉导电粒子个数等来进行加热、加压条件的设置,才能有效以降低贴装误差。
音圈执行器利用音圈电机具有高响应、高加速度、高速度、体积小的特点,与导轨和编码器组合,构成闭环系统——音圈电机执行器。
音圈执行器高精度对位、贴片,保证良率;
集成进口精密级高刚性导轨,微米级位置反馈,结构简单紧凑可靠,稳定好高,直线重复定位精度可高于±5μm,旋转重复定位精度可高于±0.025°,力控精度可高于±5g,径向偏摆小于10μm,编码器分辨率可高于1μm,可在高速运行状态下仍稳定输出,提升良率及可靠性。
音圈执行器内置弹簧设计,放置意外坠落,提升效率;
采用中空Z轴设计,预留气管接口,真空吸取、即插即用,使用方便快捷,提升效率;采用封闭式外壳,在Z向中空轴内部预留了气路接口,有效避免了灰尘侵入,保证电机在高速工作的同时拥有超高的循环寿命
音圈执行器体积小,重量轻;
轻巧的机身重量大大减轻了设备高速运动中负载带来的影响。电机厚度薄,在设备有限的内部空间中可以并排安装多组电机,减少芯片贴装往复运动过程,提升设备贴装效率。
音圈执行器有“软着陆”功能,降低损耗;音圈电机推力特性稳定,推力曲线圆滑,力线性度较好,跟电流成正比;可实现±5g以内的稳定力度控制,支持速度、加速度及力度控制的程序化设定,使贴装头能够以非常精准的压力触碰芯片表面,降低损耗;