先進光電(diàn)器件封裝(zhuāng)設備複雜工藝問題的解決辦法
據麥姆斯(sī)谘詢介紹,芯片貼裝(die attach)是半導體封裝工藝中的關(guān)鍵工(gōng)序。幾乎各種應用領域所需的(de)芯片(piàn)都需要這道工序,對組裝成本起到了關鍵的作(zuò)用。大數據、高性能計算(HPC)、5G、數據中心、智能汽車等各種大趨(qū)勢都要求器(qì)件在(zài)封裝時完成複(fù)雜的異構集成,芯片貼裝技術則在其(qí)中扮演著關鍵角色。根據Yole在2019年10月發布的《芯片貼裝設備市場(chǎng)-2019版》報(bào)告顯示,從(cóng)2018年至2024年,芯片貼裝設備市場預計將(jiāng)以6%的複(fù)合(hé)年增長率(lǜ)(CAGR)獲得增(zēng)長,到2024年其市(shì)場規模將達到13億美元。
光子學引起了數據中心互連、遠程通信、5G接入網、激(jī)光雷達(dá)(LiDAR)和其它(tā)應用的強烈興趣。用(yòng)於光子器件(jiàn)封裝的(de)芯片貼裝工序需要高精度對準、對零件精細處理,涉及的芯(xīn)片種類繁多(duō),芯片貼裝技術多樣,因此顯得非(fēi)常複雜。用於光子器件封裝的芯(xīn)片貼裝設備市場規模在2024年(nián)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(nín)簡單介紹Palomar,以及貴司的產品和服務(wù)。
(以(yǐ)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(de)公司,其解決方案稱為全工藝解決方案(Total Process Solution?)。Palomar為諸多(duō)領域提供芯片貼(tiē)裝(zhuāng)設備,例如光子學、汽車(激光(guāng)雷達和(hé)功率模塊)、醫療、微波、射(shè)頻和無線、數(shù)據通信、電信和其它細分市場。
最近,Yole韓國辦事處(chù)的首席分析師兼封裝、組裝與基板部門首席(xí)總監(jiān)Santosh Kumar榮幸地采訪了(le)首席技術官Daniel Evans。雙方就發(fā)展曆史、產品(pǐn)及服務、光子器件封(fēng)裝所麵對的挑(tiāo)戰等問題進行了討論(lùn)。
(以下簡(jiǎn)稱:DE):Palomar為先進的光子器件和微電子(zǐ)器件組裝(zhuāng)工藝提(tí)供完整的工藝解決(jué)方案。Palomar提供的設備以靈活性、速度和準確性著稱(chēng),我(wǒ)們(men)提供Palomar芯片貼裝設備、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(shè)立在美國、亞洲、歐洲),以及完善(shàn)的客戶支持服務。
SK:您能否介紹下Palomar在(zài)半導體產業(yè)鏈中的角色?
DE:Palomar的使命是為複雜的工藝提供簡單的解決方案。技術日新月異,產品上市時間是獲得成功的最重要(yào)因素之(zhī)一。葡萄视频通過提(tí)供工(gōng)藝開發所需(xū)先(xiān)進(jìn)封裝(zhuāng)服務和設備,幫助客戶完成從產品原型到批量生產的過渡,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(gōng)序,涵蓋了各種應用的所有(yǒu)器件。您能談談Palomar所關注的芯片貼裝細(xì)分(fèn)市場嗎?
DE:Palomar為很多行業提供芯片貼裝設備。讀者或許(xǔ)已(yǐ)經(jīng)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防行業紮(zhā)根。葡萄视频已經為半(bàn)導體和光子學產業提供了40多(duō)年的服務,業務範(fàn)圍(wéi)已擴(kuò)展到汽車(激光雷達和功率模塊)、醫(yī)療、微波、射頻和無線、數據通信、電信和其它細分(fèn)市場。
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SK:在芯片(piàn)貼裝設備廠商中,Palomar是(shì)光電器件組裝業務的主要廠商之一。從芯片(piàn)貼裝角(jiǎo)度來看,您認為光電器件組(zǔ)裝麵對的主要挑戰有什麽?Palomar如何應(yīng)對這些挑戰?
DE:光電器件的芯片貼裝所麵對的挑戰之一是(shì)由於沒有嚴格的標準,每個細分市場和(hé)每家客戶都有特殊的封裝設計。因此,我(wǒ)們需要與客戶一起進(jìn)行多模和單模光學設計。葡萄视频支持(chí)多模(mó)垂直腔(qiāng)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(mó)設計、異構設計,例如在最終半導體工藝(yì)前(qián)進行磷化銦(yīn)(InP)增益材料與矽基光子(zǐ)集成電路(SiPIC)的分析,以及從InP激光器到阻擋層()或InP激光器到SiPIC的混合設計。
麵(miàn)對如此種(zhǒng)類繁多的器件(jiàn)設計,Palomar滿足客戶需(xū)求的策略是提供一係(xì)列適用於光電器件組裝(zhuāng)工藝所用的芯(xīn)片貼裝設備,便於客戶按(àn)需求靈活選擇。該設備可處(chù)理上述所有不同封裝工藝的粘合劑和焊料(liào)貼裝。
SK:組裝/封裝成本是光子器件總成本的主(zhǔ)要組成部(bù)分。請您預測下未來的(de)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(zhàn)與光信號亞微米光學耦合的6個自由度控製有關。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(dé)了巨大的進步。但是,矽光子無(wú)法提供有效的激光技術。以InP和矽(Si)材料為代表的平台,各有不(bú)同的(de)優(yōu)勢。矽光子在整體可擴(kuò)展性和降低成本方麵的希望(wàng)最大。
自動真空壓力焊接係統SST 8300係列,提供單腔或三(sān)腔,利用(yòng)SST獨特的係統同時施(shī)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其是陶瓷覆銅板(DBC)與基板界麵所需的極低空隙率基於(yú)企業的(de)技術底蘊和可用的基礎設施(shī),市場領導者也在追求異構和混合設計。
電信和數據(jù)通信所用的收發器是(shì)現有市場量產產品的主要代表,但(dàn)其需求量還不足整(zhěng)個電子產品市場的百(bǎi)分之一,很難吸引到(dào)大量投入。因此,市(shì)場將繼續利用電子技術。
隨著時間的推移,封裝(zhuāng)設計不斷發展,放寬耦合(hé)公差,這將有助於降低成本。
SK:您認為用於5G的高功率射(shè)頻器件封裝所麵對的主要挑(tiāo)戰是(shì)什麽?
DE:用於(yú)基站功率晶體管的橫向雙(shuāng)擴散場(chǎng)效應晶體(tǐ)管(LDMOS)和GaN技術需(xū)要高導熱率的芯片貼(tiē)裝技術,以利於芯片(piàn)自身散熱。LDMOS需要AuSi共晶貼裝,而(ér)GaN器件需要AuSn共晶或無壓銀燒結(jié)貼裝(zhuāng)。為了滿足GaN器件貼裝技(jì)術的最新趨勢,我(wǒ)們開發了一種無壓銀燒結貼裝嵌入式解決方案(àn),以幫助客戶(hù)在滿足其客戶5G產品要求的同時降低轉換成本。葡萄视频看到,在(zài)5G器件(jiàn)封(fēng)裝中,多芯片(piàn)封(fēng)裝是其中的一種需求(qiú),單個封裝體中會出現多種尺寸的管芯,Palomar則一直在積極應(yīng)對,這對最大化產(chǎn)量和最大程度(dù)降低組裝工藝溫(wēn)度來講(jiǎng)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(gòng)了靈活性2016年,葡萄视频開發了固定高度引線技術(shù)。銀燒結(jié)材料要保持熱學和電學性能(néng),要求在整個鍵合引線平麵上達到指定的高度(dù)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“時間-壓力”、“俄歇(Auger)電子能譜”和“正向位移(yí)”測試之後做出了這一(yī)決定。采用Palomar的固(gù)定高度鍵合引線(xiàn)技術並將其(qí)與噴射(shè)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(quán)麵(miàn)的解(jiě)決方案。
使用相同的方法,葡萄视频的產品路線圖還(hái)包括增加針對芯片(piàn)傾斜度和引線(xiàn)高度實時(shí)測量的(de)解決方案。
設備的重複(fù)性很(hěn)高(gāo),額外增加自動化和(hé)機器工作狀況檢查,能夠使用戶對封裝過(guò)程更有信心。葡萄视频看到越來越(yuè)多的RF GaN功率(lǜ)器件封裝已從傳統的航空航天、國防和電信應用領域轉移到汽車等離子點火和微波(bō)烹(pēng)飪等產品(pǐn)中,這些產品將更加關注自動化和成本降低。
SK:芯片貼裝業務由一些大型廠商(shāng)主導。Paloma將如何在這個競爭激烈的市場中(zhōng)保持並增強地位?尤其是,當葡萄视频已經(jīng)看到(dào)客戶對(duì)成本壓(yā)縮的要求越來越高,這方(fāng)麵的(de)壓力(lì)變得越來越大(dà)時……DE:全工藝解決方案是Palomar的(de)主要與眾(zhòng)不同之處。我(wǒ)們不僅提供設備,還擁有遍布全球的創(chuàng)新中心(xīn),這些創新中心專門為客戶提供原型、工藝開發和定製服務(contract manufacturing services)。從(cóng)項目(mù)啟動到量產,葡萄视频都與客戶合作。隨著他們的產量逐漸增加,葡萄视频也已經能(néng)提供滿足需求的設備。這(zhè)是因為客戶在開發、測試和生產過程中一直使用(yòng)Palomar的設備。對於(yú)客戶(hù)來說,通過葡萄视频的創新中心(xīn)購(gòu)買設備係列則是水到渠成的事情。
SK:Yole看到組裝設備行業裏正在進行很多並購活動,也包括芯(xīn)片貼裝設備廠商。大家正在通(tōng)過並購實現設備的多樣化(huà)來,以支持各種(zhǒng)業務需求和組(zǔ)裝工藝需求。您認為將來這樣的趨勢還會繼續嗎?這(zhè)將如何影響Palomar的芯片貼裝設備業務?
DE:在芯片貼裝設(shè)備的設計和製造方麵,Palomar的市場地位獨特,我(wǒ)們還(hái)在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(hé)機,現在還擁有完(wán)整的真空回流係統產品線,使Palomar成為各種環氧、共晶、焊料和燒結設備供應商。
葡萄视频是一家獨(dú)立的美國公司,由當地管理層負責運營。Palomar將通過內部產品開發或外部收購繼續完成戰略增長(zhǎng)計劃。
SK:Palomar采取獨特(tè)的商業模式。除設(shè)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(shì)場的成(chéng)熟OSAT廠商,是(shì)否有計劃從(cóng)小批量製(zhì)造(zào)(LVM)轉變為大批量(liàng)製造(HVM)封裝(zhuāng)服務提供商?
DE:Palomar的(de)定位是通過在全球範圍內增設創新中心推進定製服務(wù)。獨特(tè)的商業模式使葡萄视频能夠與行業中現有和未來(lái)巨頭合作,明確地致力於通過我(wǒ)們的設計、工(gōng)藝(yì)開發和定製服務,讓客戶的原型發(fā)展為未來的技術。葡萄视频與全球五大(dà)互聯網提供商中三家的研(yán)發部門、前五大國防承包商都(dōu)已開展合(hé)作。Palomar的(de)戰略是成為(wéi)更加全麵的工藝解決方案(àn)提供商(shāng),為先進的光電(diàn)和半導體封裝提供資(zī)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)運擁有很多才華橫(héng)溢和經驗(yàn)豐富的員工。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(rú)果(guǒ)讀者有任何光電器件封裝方麵(miàn)的問(wèn)題和挑戰,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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