先進光電器件(jiàn)封裝設備複雜工藝問題的解決(jué)辦法
發表時(shí)間:2021-06-11
據麥姆斯谘詢介紹,芯片貼裝(die attach)是半導體封裝(zhuāng)工藝中的關鍵工序。幾乎各種應用領域所需的芯片都需要這道工序,對組裝成本起(qǐ)到了關鍵的作用。大數據、高性能計算(HPC)、5G、數(shù)據中心、智(zhì)能汽車等各種大趨勢都要求器件在封裝時完成複雜的(de)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《芯(xīn)片貼裝設備市場-2019版(bǎn)》報告顯示(shì),從(cóng)2018年至(zhì)2024年,芯片貼裝(zhuāng)設備市場預計將以6%的複合年增長率(CAGR)獲得增長,到2024年其市場規模(mó)將達(dá)到13億美元。
光子(zǐ)學引起了(le)數據中心互連、遠程通信、5G接入網、激光雷(léi)達(LiDAR)和其它應(yīng)用的強烈興趣。用於光(guāng)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(duō),芯(xīn)片貼裝技(jì)術多樣,因此顯得非(fēi)常複雜。用於光子器件封裝的芯片貼裝設備市(shì)場(chǎng)規模(mó)在2024年將達到2.13億美元,複合年增長率為12%。
Santosh Kumar(以下簡稱:SK):首先,請您簡單介紹Palomar,以及貴司的產品和服務。
(以下簡稱:Palomar)是一家為先進光子器件和微電子(zǐ)器件組裝工藝提供解決方案的公司,其解決方案稱為(wéi)全工藝解決方(fāng)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(chē)(激光雷達和功率模塊)、醫療(liáo)、微波、射頻和無線、數據通信、電信和其它細分市場。
最近,Yole韓國(guó)辦事處的首席分析師兼(jiān)封裝、組裝與基板(bǎn)部門(mén)首席總(zǒng)監Santosh Kumar榮幸地采訪(fǎng)了首席技術官(guān)Daniel Evans。雙方就發展曆史、產品及(jí)服務、光子器件封(fēng)裝所麵對的挑戰等問題進行了討論。
(以下簡稱:DE):Palomar為先進的光子器件和微電子器件組裝工(gōng)藝提供完整的工藝解決(jué)方案。Palomar提供(gòng)的(de)設備以靈活性、速(sù)度和準確性著稱,葡萄视频提供Palomar芯片貼裝(zhuāng)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(yǐ)及完(wán)善的客戶(hù)支持服務(wù)。
SK:您能否介紹下Palomar在半導體產業鏈中的角色?
DE:Palomar的使命是為複雜的工藝(yì)提供簡單的解決方案。技術日新月(yuè)異(yì),產品上市時間是獲得成功的最(zuì)重要因(yīn)素之一。葡萄视频通過提供工(gōng)藝(yì)開發所需先進封裝服務和設備,幫助客戶完成從產品原型到(dào)批量生產的過渡,從而確保客(kè)戶成功導入新品。
SK:芯片貼(tiē)裝是集成電路(IC)組裝中的關鍵工序(xù),涵蓋了(le)各種應用的所有器件。您能談談Palomar所關注(zhù)的芯片貼裝細分市場嗎?
DE:Palomar為(wéi)很多行業提供芯片(piàn)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(zhì)於在航(háng)空航天與國防行(háng)業紮根。葡萄视频已經為半(bàn)導體和光子學產業提供了(le)40多年的服(fú)務,業務範圍已擴(kuò)展到汽車(激光雷達和功率模塊)、醫療、微波、射頻和無線、數據通(tōng)信、電(diàn)信和其它細分(fèn)市場。
SK:在芯片貼裝設(shè)備廠(chǎng)商中,Palomar是光電器件組裝業務(wù)的主(zhǔ)要廠商之一。從芯片貼裝角度來看,您認為光電器件組裝麵對的(de)主要挑戰有什麽?Palomar如何應對這些挑戰?
DE:光電器件的芯片貼裝所麵對的(de)挑(tiāo)戰之一是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,葡萄视频需要與(yǔ)客(kè)戶一起進行多模和單模光學設計。葡萄视频支持多模垂直腔麵發射激光器(VCSEL)和多模光電二極管(PD)設計、邊緣發射激光器(qì)(EEL)單模設計、異(yì)構設計,例如在最終半導體工藝前進行磷化銦(InP)增益材料(liào)與矽基光(guāng)子集(jí)成電(diàn)路(SiPIC)的分析,以及從InP激光器到阻(zǔ)擋層()或InP激光器到SiPIC的混合設計。
麵對如此種類繁多的器件設計,Palomar滿足(zú)客(kè)戶需求的策(cè)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。該設備可處理上述所有不同封裝(zhuāng)工藝的粘合劑和焊料貼裝。
SK:組裝/封裝成本是光子器件總成本的(de)主要組成部分。請您(nín)預測下未來的封裝技術趨勢,尤其是矽光子器件,以及其主要問(wèn)題。
DE:封裝和組裝(zhuāng)方麵的挑戰與光信號亞微米光學耦合的6個(gè)自由(yóu)度控製有關。在將許多分立的光學功能組合成單(dān)片式平麵結構方麵(miàn),矽(guī)光子學取得了巨(jù)大的進步。但(dàn)是,矽光子無法提供有效的激光技術。以InP和矽(Si)材料為代(dài)表的平台,各有不同的優勢。矽光(guāng)子在整體可擴展性和降低成本方麵的希望最大。
自動真空(kōng)壓(yā)力焊接係統SST 8300係列,提供單腔或三腔,利用SST獨特(tè)的係統同時施加(jiā)真空和(hé)氣壓,以獲得功率模塊內部關鍵組件的焊接界麵尤其(qí)是陶(táo)瓷覆(fù)銅板(DBC)與基板界麵所需的極低空隙率基於企業的技術底蘊和(hé)可用(yòng)的基礎設施,市場(chǎng)領導者也在追(zhuī)求異構和混合設計。
電信和數據通信所用的收發器(qì)是現有市場量產產品的主要代表,但其需求量(liàng)還不足整個電子(zǐ)產品市場的百分之一,很難吸引到(dào)大量投入。因此,市(shì)場將繼續利用電子技(jì)術。
隨著時間(jiān)的推移,封裝設計不斷(duàn)發展,放寬耦合公差,這將有助於降低成本。
SK:您認(rèn)為用於(yú)5G的高功率射頻器件封裝所麵對的主要(yào)挑戰是什麽?
DE:用於基(jī)站功率晶(jīng)體管的橫向雙擴散場效應晶體管(LDMOS)和GaN技術(shù)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(xū)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(qì)件(jiàn)貼裝技術的最新趨勢,葡萄视频開發了一種無壓銀燒結貼裝嵌入(rù)式解決方案,以幫助客戶在(zài)滿足其(qí)客戶5G產品要求的同時降低(dī)轉換成本。葡萄视频看(kàn)到,在5G器件封裝(zhuāng)中,多芯片(piàn)封(fēng)裝是其中的一種需求,單(dān)個封裝體中會出現多種尺寸的管芯,Palomar則(zé)一直在積極應(yīng)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。
芯片貼(tiē)裝設備3880為(wéi)共晶或環氧樹脂(zhī)芯片貼裝以及倒裝芯片應用(yòng)提供了靈活性2016年,葡萄视频開(kāi)發了固(gù)定高度引線技術。銀燒結材料要保持熱學(xué)和電學性能,要求在整個(gè)鍵合引線平麵(miàn)上(shàng)達到指定的高(gāo)度且沒(méi)有空隙。去(qù)年,葡萄视频通過集成Musashi的噴射點(diǎn)膠泵Aerojet進(jìn)一步完善了該解決方案。葡萄视频是在對銀燒結的噴(pēn)射點膠機進行“時間-壓力”、“俄歇(xiē)(Auger)電子能(néng)譜”和“正向位(wèi)移”測試之後做出了這一決定。采用Palomar的固定高(gāo)度鍵合引線技術(shù)並將其與噴射點(diǎn)膠機(jī)相結合,我(wǒ)們已經能夠為下一代RF GaN功率放大器製造(zào)商提供全麵的解決方案。
使用相同的方法,葡萄视频的產品路線(xiàn)圖還包括增加針對芯片傾斜度和(hé)引線(xiàn)高度實時測量(liàng)的解決方案。
設備的重複性很高,額(é)外增加自動化和機器工作狀況檢查,能夠使用(yòng)戶對(duì)封裝過程更有信心。葡萄视频看(kàn)到越來越多的RF GaN功率器(qì)件封裝已(yǐ)從傳統的航(háng)空(kōng)航天、國防和(hé)電信(xìn)應用領域轉移到汽車等離子點火和微波烹(pēng)飪等產品(pǐn)中,這些產(chǎn)品將更加關注(zhù)自動化和成本降低。
SK:芯片貼裝業務(wù)由一些大(dà)型廠商主導。Paloma將(jiāng)如何在這個競爭激烈的市場中保持並增強地位?尤其是,當葡萄视频已(yǐ)經看到(dào)客戶對成本(běn)壓縮的要求越來越高,這方麵(miàn)的壓力變得越來(lái)越大時……DE:全工藝解決方案是Palomar的主要與眾(zhòng)不同之處。葡萄视频不僅提供設備,還擁有遍布全球的創新中心,這些創新中心專門為客戶提供原型、工藝開發(fā)和(hé)定製服務(contract manufacturing services)。從項目啟動到量產,葡萄视频都與客戶合作。隨(suí)著他們的產量逐漸增加,葡萄视频也已(yǐ)經能提供滿足需求的(de)設備。這是因為客戶在開發、測試和生產過程中一直使用Palomar的設備。對於客戶來說,通過葡萄视频的創新中心購買設備係(xì)列則是水到渠(qú)成的事情。
SK:Yole看到組裝設備行業(yè)裏正在(zài)進行很多(duō)並購活動,也包(bāo)括芯片貼裝設備廠商(shāng)。大家正在通過並購實現設備的(de)多(duō)樣化來,以支持各種業務需求(qiú)和組裝工藝需求。您(nín)認為將來這樣的趨勢還會繼(jì)續嗎?這將如何影響Palomar的芯片貼裝設備業務?
DE:在芯片貼裝設備的設計和製造方(fāng)麵,Palomar的市場地位獨特,葡萄视频還在2015年收購了(le)SST ,從而擴大產品線。Palomar不僅有芯片貼裝設備和鍵(jiàn)合(hé)機,現在還擁有完整的(de)真(zhēn)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(dì)管理層負(fù)責運營。Palomar將通過內部產品(pǐn)開發或外(wài)部收購繼續完成戰略(luè)增長計劃。
SK:Palomar采取獨特的商業模(mó)式。除設備業務外,Paloma還為(wéi)客(kè)戶提供設計、封裝工藝開發和小批量定製(zhì)服務。作為細分市(shì)場的成(chéng)熟OSAT廠商,是否有計(jì)劃從(cóng)小批量製造(LVM)轉變為大批量(liàng)製造(HVM)封裝服務提供商?
DE:Palomar的定(dìng)位是通過(guò)在全球範圍內增設創新中心推進(jìn)定製服務。獨特的商業模式使葡萄视频能夠與行業中現有和未來巨頭合作,明確(què)地致力於通(tōng)過葡萄视频的設(shè)計、工藝開發和定製服務,讓客戶的原型發展為(wéi)未來的技術。我(wǒ)們與(yǔ)全球五大互聯網提供(gòng)商中三家的(de)研(yán)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(quán)麵的(de)工藝解(jiě)決方案提供商,為先進的光電和(hé)半導體封裝(zhuāng)提供資產設備和服(fú)務。
SK:非常(cháng)感(gǎn)謝您接受(shòu)采(cǎi)訪。您是否有其(qí)它想法需要向大家補充?
DE:最(zuì)後,我想說,Palomar很幸運擁有很多才華橫溢(yì)和經驗豐富的員工。在葡萄视频過(guò)去40多年的發展中,還未(wèi)出現過無法為(wéi)客戶解決問題的情(qíng)況。因此,如果讀者有任何光(guāng)電器件封裝方麵的問(wèn)題和挑戰,歡迎與(yǔ)交流,讓葡萄视频有機會向您展示葡萄视频的(de)能力!
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