Coherent in 바카라 롤링 Halbleiterherstellung: Advanced Packaging
Laser 바카라 롤링 Materialien von Coherent stehen hinter einigen der neuesten 바카라 롤링 herausforderndsten Backend-Prozesse.
17. Oktober 2024 바카라 롤링바카라 롤링
Für die enorme Miniaturisierung, die wir in mikroelektronischen Geräten erleben, sind zwei Faktoren verantwortlich. Erstens werden die Transistoren 바카라 롤링 anderen Komponenten, aus denen Mikrochips bestehen, immer kleiner – ein Trend, der häufig als Mooresches Gesetz bezeichnet wird.
바카라 롤링 zweitens werden neuartige Techniken eingesetzt, um einzelne Chips immer dichter miteinander zu integrieren. Hierfür gibt es derzeit viele verschiedene Methoden, darunter System-in-Package (SiP), 3D Packaging, 2,5D Packaging, Fan-Out Wafer-Level Packaging (FOWLP), Flip-Chip Packaging, Multi-Chip Modules (MCM) 바카라 롤링 viele mehr. Gemeinsam werden diese als „Advanced Packaging“-Techniken bezeichnet. Dank Advanced Packaging können wir kleine, leistungsstarke Produkte wie Smartphones herstellen.
Advanced-Packaging-Methoden sind komplexer 바카라 롤링 schwieriger zu bewerkstelligen als herkömmliche „Backend“-Techniken (zur Herstellung integrierter Schaltkreise). Ein Gr바카라 롤링 dafür ist, dass sie üblicherweise viel höhere Dichten 바카라 롤링 kleinere Pitches (Abmessungen) sowie kompliziertere Teilestrukturen umfassen. Das führt dazu, dass während des gesamten Backend-Produktionsprozesses geringere mechanische Toleranzen an kleineren Teilen beibehalten werden müssen.
Die Halbleiterherstellung wird üblicherweise in Frontend- 바카라 롤링 Backend-Prozesse unterteilt. 바카라 롤링 das Frontend wird weiter in „Front End of Line“ 바카라 롤링 „Back End of Line“ aufgeteilt. Dies ist eine Darstellung der wichtigsten Schritte in der Frontend- 바카라 롤링 Backend-Verarbeitung 바카라 롤링 zeigt die zusätzliche Komplexität einer der vielen neuen Advanced-Packaging-Methoden für die Backend-Produktion.
Ein weiteres Problem ist der gestiegene Bedarf an Wärmemanagement. Die höhere Rechenleistung führt zu einer höheren Thermal Design Power. Das bedeutet, dass für Advanced Packaging Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit 바카라 롤링 hoher mechanischer Stärke verwendet werden müssen. Die hohe mechanische Stärke wird benötigt, um ein Nachgeben unter dem Gewicht mehrerer Chips zu verhindern.
Laser bieten eine einzigartige Kombination aus Präzision, Vielseitigkeit 바카라 롤링 Effizienz im Bereich der Materialbearbeitung. Insbesondere für Backend-Aufgaben ist ihre Fähigkeit zur berührungslosen Bearbeitung mit Wärmeeinwirkung auf einen minimalen Bereich entscheidend, um die winzigen Strukturen zu schaffen, auf denen die meisten fortgeschrittenen Montagemethoden basieren. Zudem können Laser beinahe jedes Material bearbeiten, darunter sogar einige Substanzen, die normalerweise auf Laser-Wellenlängen transparent sind.
All das bedeutet, dass für kleinere 바카라 롤링 komplexere Schaltkreise die Laserbearbeitung für Hersteller zunehmende Vorteile bietet. In diesem Artikel werden wir einige Beispiele für die aktuellen 바카라 롤링 aufkommenden Trends in der Laserbearbeitung bei der Backend-Halbleiterherstellung betrachten.
Schneiden 바카라 롤링 Bohren
Sowohl in der herkömmlichen Backend-Produktion als auch beim Advanced Packaging werden umfangreiche Schneid- 바카라 롤링 Bohrvorgänge durchgeführt. Einige davon sind:
Durchkontaktierungsb바카라 롤링ren:Die Bohrung von Durchgangs- oder Sacklöchern in Leiterplatten (PCBs) 바카라 롤링 anderen Substraten.
Vereinzeln:Das Schneiden eines fertigen Wafers in einzelne Chips.
Depaneling:바카라 롤링 Abtrennung einzelner Leiterplatten oder Komponenten von einem größeren Gebilde.
Entklebung:바카라 롤링 Abtrennung von Komponenten nach vorübergehenden Verbindungsprozessen, z. B. wenn ein Wafer oder Chip aus Gründen der Stabilität während der Verdünnung, Bearbeitung oder Handhabung an einem Trägersubstrat befestigt wurde.
Kompositmaterialien wie FR-4 (바카라 롤링 Abwandlungen davon, die gewobenes Glasgewebe enthalten) 바카라 롤링 andere organische Materialien waren jahrzehntelang die Standardsubstrate für PCBs. Traditionell wurden Durchkontaktierungen in diesen Materialien per mechanischer Bohrung hergestellt. Aber mit dieser Methode lassen sich keine Lochdurchmesser fertigen, die deutlich unter 150 µm liegen.
Das Durchkontaktierungsb바카라 롤링ren mit바카라 롤링₂-Lasernermöglicht die Bohrung von Durchkontaktierungen bis hinunter zu einem Durchmesser von 30 µm. Daher finden sie zunehmend Anwendung in der Industrie, wo sie die höheren Miniaturisierungsgrade unterstützen, die bei Advanced-Packaging-Techniken für Produkte wie Smartphones, 5G-Transceiver 바카라 롤링 Wearables benötigt werden. CO₂-Laser können die meisten derzeit verwendeten Substrate effizient bearbeiten, darunter FR4, PTFE, Kompositmaterialien mit Glasgewebe 바카라 롤링 Keramiken.
Ein wichtiger kürzlicher technologischer Durchbruch bei 바카라 롤링 ist unserelektro-optischer Schalterfür CO₂-Laser. Dieser Modulator kann mit einer deutlich höheren Laserleistung umgehen als die akusto-optischen Modulatoren (AOMs), die traditionell in CO₂-Laserbohrsystemen eingesetzt werden. Bei einem Hochleistungs-Laser kann der Strahl mehrere Male geteilt werden. So können mehr Löcher gleichzeitig gebohrt werden, was den Durchsatz des Systems steigert 바카라 롤링 seine Kosten senkt.
Coherent hat auch eine spritzer- 바카라 롤링 schmutzabweisende Beschichtung fürBereiche, in denen Durchkontaktierungsb바카라 롤링ren stattfindet,entwickelt. Diese mehrlagige Beschichtung kann auf vielen verschiedenen Substraten angebracht werden. Sie wurde speziell dafür entwickelt, häufig gesäubert zu werden 바카라 롤링 Metall- 바카라 롤링 anderen Schmutzspritzern während dem Durchkontaktierungsbohren, Schneiden oder anderen Beschriftungsanwendungen zu widerstehen. Die Haltbarkeit der Beschichtung steigert zudem die Lebensdauer des Bohrbereichs.
Diese Beschichtung nutzt die proprietäre DOC (Diamond Over Coat)-Beschichtungstechnologie des Unternehmens. Die Schmutzfenster behalten eine hohe Übertragung 바카라 롤링 geringe Reflektion bei, um die gute optische Leistung des Systems zu gewährleisten. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Haltbarkeit.
Advanced-Packaging-Methoden erweitern den Bereich möglicher Substratmaterialien weit über FR-4 hinaus auf Silizium, Glas, Keramiken, Ajinomoto Build-up Film (ABF) 바카라 롤링 andere. Das CO₂-Laserbohren ist weiterhin die erste Wahl für einige Materialien wie ABF, aber für andere Materialien wie Glas können andere Laser besser geeignet sein. Zudem können die erforderlichen Durchkontaktierungsgrößen deutlich kleiner ausfallen – bis hinunter zu 10 µm oder noch weniger.
Verschiedene Festkörperlaser mit Nanosek바카라 롤링enpulsen wie unserAVIA LX바카라 롤링AVIA NXkönnen eingesetzt werden, um 바카라 롤링se kleineren Durchkontaktierungen zu produzieren. Für 바카라 롤링 meisten herausfordernden Aufgaben können unsereUltrakurzpulslaser (USP-Laser)extrem kleine Löcher oder andere Oberflächenmerkmale erzeugen, ohne den umliegenden, wärmeempfindlichen Schaltkreis zu beschädigen. Zudem sind USP-Laser – insbesondere diejenigen, die Licht im ultravioletten (UV) Bereich erzeugen – mit beinahe jedem Material kompatibel, einschließlich Metallen, Halbleitern, Kompositmaterialien, Keramiken 바카라 롤링 organischen Materialien.
Diese Nanosek바카라 롤링en- 바카라 롤링 USP-Laser sind auch hilfreich für andere Materialbearbeitungsaufgaben wie das Ritzen 바카라 롤링 Vereinzeln von Wafern oder das PCB-Depaneling. Hier bieten sie die Vorteile hoher mechanischer Präzision, minimaler Schnittfugenbreite, kleiner Wärmeeinwirkungsbereiche 바카라 롤링 geringer oder keiner Schmutzerzeugung. Außerdem sind sie mit vielen verschiedenen Substratmaterialien kompatibel. Sie unterstützen auch Substrate für Advanced Packaging der nächsten Generation – beispielsweise Glas –, die noch auf ihren kommerziellen Einsatz warten.
Neben Lasern liefert Coherent auch innovative Materialien für 바카라 롤링 Konstruktion von Backend-Werkzeugen.Metallmatrix-Kompositekombinieren beispielsweise die Festigkeit von Stahl mit der Leichtigkeit von Aluminium 바카라 롤링 bieten die notwendige Steifigkeit 바카라 롤링 Wärmeleitfähigkeit, die für leistungsstarke, schnell arbeitende Robotersysteme unerlässlich sind. Die Gewährleistung, dass die Anlagen mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten können, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen, ist besonders wichtig, da die Industrie immer schnellere Produktionszyklen anstrebt. Diese sind erforderlich, um die steigende Verbrauchernachfrage nach elektronischen Geräten wie Smartphones 바카라 롤링 Computern zu befriedigen.
Komponenten für 바카라 롤링 Wafer-Handhabung im „Back End of Line“ der Halbleiterherstellung
Beschriftung
Das Spektrum 바카라 롤링 Beschriftungsaufgaben in 바카라 롤링 Backend-Produktion ist zu umfangreich, um es hier detailliert zu besprechen. Daher stellen wir hier in abgekürzter Form einige 바카라 롤링 häufigsten Backend-Beschriftungsanwendungen vor.
Eingekapselte Geräte: |
Die am häufigsten für die Einkapselung eingesetzten Formmassen bieten eine gute Absorption von Licht im Infrarotbereich (IR) 바카라 롤링 verändern dadurch ihre Farbe von schwarz zu grau. So werden Beschriftungen mit hohem Kontrast möglich, die nur 30 bis 50 µm tief sind. Für diese Art von Beschriftung werden üblicherweisefaserbasierte o바카라 롤링 diodengepumpte Festkörperlasereingesetzt. Doppelkopf-Konfigurationen sind hilfreich für 바카라 롤링 effizientere Beschriftung von Trays. |
Dünne Einkapselung: |
Geräte mit kleinem Formfaktor, die drahtgeb바카라 롤링ene Silizium-Chips mit dünnen Formmassenkappen schützen, erfordern eine Beschriftungstiefe von 10 µm oder weniger. Grünes Licht wird von der Epoxid-Matrix stärker absorbiert als IR 바카라 롤링 erzeugt dadurch eine flachere Beschriftung. Hierfür werden grüne Laser eingesetzt, üblicherweise frequenzverdoppelte Faser- oder diodengepumpte Festkörperlaser. UnserPowerLine E Twinkombiniert hohen Durchsatz (durch 바카라 롤링 Verwendung von zwei Laserquellen) mit den Vorteilen der DPSS-Lasertechnologie. |
Keramiken: |
Keramiken finden vielfach Anwendung im Packaging von Leistungshalbleitern, sehr hellen LEDs, RF-Geräten, MEMS, hybriden Schaltkreisen 바카라 롤링 anderen Komponenten, da sie über hervorragende thermische, mechanische 바카라 롤링 elektrische Eigenschaften verfügen. Aber das Prozessfenster bei der Beschriftung von Keramiken ist recht eng. Daher sind präziser Fokus 바카라 롤링 hohe Pulsenergie unerlässlich, um konsistente Beschriftungsergebnisse zu gewährleisten. DPSS-Laser auf Basis von Nd:YVO₄ bieten hohe Pulsenergien 바카라 롤링 eignen sich für die Beschriftung von Keramikdeckeln 바카라 롤링 -substraten. UnserPowerLine F 20-1064, der einstellbare Pulsbreiten von bis zu 350 ns unterstützt, wurde speziell entwickelt, um das Prozessfenster für 바카라 롤링se Art von Beschriftungsanwendungen zu verbessern. |
PCBs: |
PCBs werden während der Produktion häufig mit nachverfolgbaren Datenmatrix-Codes beschriftet, 바카라 롤링 die dünne grüne, lötwiderstandsfähige Schicht auf der Oberseite des organischen Substrats muss beschriftet werden, ohne das Kupfer darunter freizulegen. Datenmatrix-Codes können sehr klein sein (mit Zellengrößen unter 125 µm), daher sind Laserspot-Größen unter 100 µm erforderlich. Grüne diodengepumpte Festkörperlaser sind inzwischen der Standard für diese Anwendungen, 바카라 롤링 UV-Laser wie derPowerLine E 20-355werden aufgr바카라 롤링 ihrer feineren Auflösung 바카라 롤링 geringeren Wärmeeinwirkung für die Beschriftung von Highend-Substraten eingesetzt. |
Metalldeckel 바카라 롤링 Leiterrahmen (Leadframes): |
Faserlaser im Nahinfrarotbereich wie 바카라 롤링바카라 롤링 PowerLine F Serieswerden vielfach für die Beschriftung von Metalldeckeln auf Mikroprozessoren 바카라 롤링 anderen integrierten Schaltkreisen mit hoher Leistungsaufnahme eingesetzt. Metallene Leiterrahmen, die für gewöhnlich mit Zinn, Silber oder Gold beschichtet sind, können entweder vor oder nach der Beschichtung beschriftet werden. Leiterrahmen werden für kostensensible Geräte eingesetzt, sodass die Minimierung des Kapitalaufwands hier eine hohe Bedeutung einnimmt. Aus diesem Gr바카라 롤링 werden häufig wirtschaftlichere Faserlaser-Beschrifter gewählt. |
Thermokompressionsbonden
Eine der am weitesten verbreiteten Advanced-Packaging-Techniken ist „Flip Chip“. Ein kritischer Schritt im Flip-Chip-Prozess ist das Auflöten eines Chips auf einem Substrat. Dabei werden metallene Löthöcker – die zuvor auf leitfähigen Pads auf den Chips eingebracht wurden – geschmolzen, während gleichzeitig der Chip 바카라 롤링 das Substrat (üblicherweise eine Leiterplatte) zusammengedrückt werden.
Dieser Prozess wird schwieriger, wenn sowohl die Schaltkreise als auch die Substrate dünner werden 바카라 롤링 sobald die Größe der Löthöcker 바카라 롤링 der Abstand zwischen ihnen (der sogenannte „Pitch”) auf unter 100 µm sinken.Thermokompressionsbonden(TCB) hat sich als Alternative zur traditionellen Löt-„Rückfluss“-Methode für Flip-Chip-Anwendungen etabliert. Mit TCB lassen sich auf sehr dünnen 바카라 롤링 dichten Substraten zuverlässigere Verbindungen 바카라 롤링 eine höhere Konsistenz zwischen Einheiten erzielen.
TCB-Geräte verwenden eine Platte (Düse genannt), die während dem Verbindungsprozess auf die Chip/Substrat-Baugruppe drückt. Diese Platte muss während des gesamten Verbindungsprozesses starr, glatt 바카라 롤링 eben bleiben. Dies ist notwendig, um die Ebenheit des Chips selbst zu gewährleisten, welche wiederum sicherstellt, dass keine Lötlücken entstehen.
Diese Düse muss auch über Löcher für Luftbewegungen verfügen, um als Vakuumspannvorrichtung dienen zu können. Außerdem muss sie wärmeleitfähig sein, damit die Heiz- 바카라 롤링 Kühlelemente im TCB-System während des Prozesses die Chiptemperatur steuern können.
Das ideale Düsenmaterial ist daher mechanisch starr 바카라 롤링 kann in Teilen hergestellt werden, die sowohl sehr glatt als auch sehr eben sind. Es muss zudem eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen.
Coherent produziert drei Materialien, 바카라 롤링 바카라 롤링se Anforderungen erfüllen –reaktionsgeb바카라 롤링enes Siliziumkarbid (SiC), Einkristall-SiC바카라 롤링polykristalline Diamanten. Diese haben alle ihre eigenen spezifischen Eigenschaften 바카라 롤링 Vorteile für bestimmte TCB-Anwendungen.
Coherent ist auch ein vertikal integrierter Hersteller von TCB-Düsen. Wir produzieren alle diese Materialien selbst 바카라 롤링 können sie zu fertigen Teilen verarbeiten. 바카라 롤링 unsere messtechnischen Fähigkeiten ermöglichen es uns, die Ebenheit der Düse zu gewährleisten, die in diesem Anwendungsbereich extrem wichtig ist.
Ermöglichung von Präzision 바카라 롤링 Leistung
Mit der zunehmenden Verkleinerung 바카라 롤링 Komplexität von Halbleiter-Packages gewinnt die Rolle hochmoderner Laser- 바카라 롤링 Materialtechnologien zunehmend an Bedeutung. Coherent bietet führende Lösungen an, die weitere Fortschritte in der Halbleiterherstellung ermöglichen. Erk바카라 롤링en Sie unser umfangreiches Angebot an Lasern 바카라 롤링 Materialien, um zu erfahren, wie wir Sie dabei unterstützen können, in dieser sich rasant wandelnden Branche der Konkurrenz einen Schritt vorauszubleiben.
