先進光(guāng)電器件封裝設備複雜工藝問題的解(jiě)決辦法
發(fā)表時間:2021-06-11
據麥姆斯谘詢介紹,芯片貼裝(die attach)是半(bàn)導體封裝工藝中的關鍵工(gōng)序。幾乎各種應用領域所(suǒ)需的芯片都需要這道工序,對組裝成本起到了關鍵的作用(yòng)。大(dà)數據、高性能計(jì)算(suàn)(HPC)、5G、數據(jù)中心、智能汽車等各種大趨勢(shì)都要求(qiú)器件在封裝時完成複雜的異構集(jí)成(chéng),芯片(piàn)貼裝技術(shù)則在其中扮演著關鍵角色。根據Yole在2019年10月發布的《芯片貼裝設備市場-2019版》報告顯示,從2018年至2024年,芯片貼裝設備市場預(yù)計將以6%的複合年增長率(CAGR)獲得增長,到2024年其(qí)市場規模將達到13億美元。
光子學引起了數據中(zhōng)心互連、遠程通信、5G接入(rù)網、激光雷達(LiDAR)和其它應用的強烈興(xìng)趣。用於光子器件(jiàn)封裝的芯片貼裝工序需要(yào)高精度對準、對零件精(jīng)細處理,涉及的芯(xīn)片種類繁多,芯片貼裝技術多樣,因此顯得非常複雜。用於光子器件(jiàn)封裝的芯片貼(tiē)裝設(shè)備市場規模在2024年將達(dá)到2.13億(yì)美(měi)元,複合年增長率為12%。
Santosh Kumar(以(yǐ)下簡稱:SK):首先,請您簡單介紹Palomar,以及(jí)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器件組裝工藝提供解決方案的公司,其解決方案稱為全工藝(yì)解決方案(Total Process Solution?)。Palomar為諸多領域提供芯片貼裝設備,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、電信和其它細分市場。
最近,Yole韓國辦事處的首(shǒu)席分析師兼封裝、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(jiù)發展曆史、產品及(jí)服務、光子器件封裝所麵對的挑戰等問題進行了討論。
(以下簡稱:DE):Palomar為先(xiān)進的光子器件和微電子器件組(zǔ)裝工藝提(tí)供完整的(de)工藝(yì)解決方案。Palomar提供的設備以靈活性、速度和準確性著稱(chēng),我們提供Palomar芯片貼裝設備(bèi)、Palomar引線鍵合(hé)設備和楔焊機、SST真(zhēn)空回流係統,專注於外包製造(zào)和組裝的創新中心(設立在美(měi)國、亞(yà)洲、歐洲(zhōu)),以及完善的客戶支持服務。
SK:您能否介紹下Palomar在半導體產業鏈中的角(jiǎo)色?
DE:Palomar的使命是為複雜的工(gōng)藝提供(gòng)簡單的解決方案。技(jì)術日新月異,產品上市時間(jiān)是獲得成功的(de)最重要因素之一。我們通(tōng)過(guò)提(tí)供工藝開發所需(xū)先進封裝(zhuāng)服(fú)務和設備,幫助客戶完成從產品原(yuán)型到批量生產的過渡,從(cóng)而確保(bǎo)客戶成功導入新品。
SK:芯(xīn)片(piàn)貼裝是集成電路(IC)組(zǔ)裝中的關鍵工序,涵蓋了各種應用的所有器件。您能談談Palomar所關注的芯片貼裝細分市場嗎?
DE:Palomar為很多行業提供芯片貼(tiē)裝設備。讀者或許已經知道,Palomar通過與休斯飛機(jī)公司()開展合作,立誌於在航(háng)空航天(tiān)與(yǔ)國防行業紮根。我們(men)已經為半導(dǎo)體和光子學產業提供了40多年的服務(wù),業務範圍已擴展到汽(qì)車(激光雷達和功率模塊)、醫(yī)療、微波、射頻和無線、數據(jù)通信、電信和其它細分市場。
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(zhī)一。從芯片貼裝角度來看,您認(rèn)為光電器件組裝(zhuāng)麵對的主要挑戰有什麽?Palomar如何應對這些(xiē)挑戰?
DE:光(guāng)電(diàn)器件的芯(xīn)片貼裝所麵對的挑戰之(zhī)一是由於(yú)沒有嚴格的標準,每個細分市(shì)場(chǎng)和每家客戶(hù)都有特殊的封裝設(shè)計。因此,我們需要與客戶一起進行多模和單模光學設計。我們支持多模垂直腔麵發(fā)射激光器(VCSEL)和多模(mó)光電(diàn)二極管(PD)設計、邊緣發射激(jī)光器(qì)(EEL)單模設計、異構設計,例如在最(zuì)終半導體工藝(yì)前進行磷化銦(InP)增益材料與矽基光子集成電路(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。
麵對如此種類繁多的器件設計,Palomar滿足客戶需(xū)求的策略是提供一係列適用於(yú)光電器件組裝工藝所用的芯片貼裝設(shè)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工藝的粘合劑和焊(hàn)料貼裝。
SK:組裝(zhuāng)/封裝成本是光子器件總成本的主要(yào)組成部分。請您預測下未來(lái)的封裝技術趨勢,尤其是矽光子器(qì)件,以及其主要問題。
DE:封裝(zhuāng)和組(zǔ)裝方麵的挑戰與光信號亞微米光(guāng)學耦合的6個(gè)自由度控製有關。在將許多分立的光學功能組(zǔ)合成單(dān)片式平麵(miàn)結構方麵(miàn),矽光子學取得了巨大的進步。但是,矽光子無法提供(gòng)有效的激光技術。以InP和矽(Si)材料為(wéi)代表的平台,各有不同的優勢(shì)。矽光子在整體可擴展性(xìng)和降低成(chéng)本方麵的希望最(zuì)大。
自動真空壓力焊接係統SST 8300係列(liè),提供單(dān)腔或三腔,利用SST獨特的係統同(tóng)時施加真空和氣壓,以(yǐ)獲得功率模塊內部關鍵組件的焊接界麵尤其是陶(táo)瓷覆銅板(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)可用的基礎設施,市場領導者也在追求異構和混合設計。
電信和數據通(tōng)信所用的收(shōu)發器是現(xiàn)有市場量產產(chǎn)品的主要代表,但其需求(qiú)量還不(bú)足整個電子(zǐ)產品市場的(de)百分(fèn)之一,很難吸引到大量投(tóu)入。因此,市場將繼續利(lì)用電子技術。
隨著時間的推移,封(fēng)裝設計不斷發展,放寬耦合公差,這將有助於降低成本。
SK:您認為用於5G的(de)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,以利於芯片自身散熱。LDMOS需要AuSi共晶貼裝,而GaN器(qì)件需要AuSn共晶或無壓(yā)銀燒結貼裝。為了滿足GaN器件貼裝技(jì)術的最新趨勢,我們開發了(le)一種無壓銀燒結貼裝嵌入式解決方案,以幫(bāng)助客戶在滿足其客戶5G產品要求的同時降低轉換成本。我們看到,在5G器件封裝中,多芯片封裝是其(qí)中的一種需(xū)求,單個封裝體中會出現多(duō)種尺寸的管芯,Palomar則一直在(zài)積極應對,這(zhè)對最大化產量和最大程度降低組裝工藝溫度來(lái)講(jiǎng)至關重要。
芯片貼裝設備3880為共晶或環(huán)氧樹脂芯片貼裝以(yǐ)及倒裝芯片應(yīng)用提供(gòng)了靈活性2016年,我們開發了固定高度(dù)引線技術。銀燒結材料要保持熱學(xué)和電學性能,要求在整個鍵合引線平麵上達到指定的高度且沒有空隙。去年,我(wǒ)們通過集成Musashi的噴射點膠(jiāo)泵Aerojet進一步完善了該解決(jué)方案(àn)。我們是在對銀(yín)燒結(jié)的噴(pēn)射點膠機進行“時間-壓力(lì)”、“俄歇(Auger)電子(zǐ)能譜(pǔ)”和“正向位移”測試之後做出了這一決定。采用Palomar的固定高度鍵合引線(xiàn)技術並將其(qí)與噴射點膠機相結合,我們已經(jīng)能夠為下一代RF GaN功率放大器製造商提供(gòng)全麵的解(jiě)決(jué)方案(àn)。
使用相同的方法,我們的產品路線圖還包(bāo)括增加針(zhēn)對芯片傾斜度和引線高度實時測量的解決方(fāng)案。
設備的重複性很高,額外增加自動化和機器工作狀況檢查,能夠使用戶對封裝過程更有信心。我們看到越來越(yuè)多的RF GaN功率器件封(fēng)裝(zhuāng)已從傳統的航空航天、國防和電信(xìn)應用領域轉移到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動化(huà)和成本降低。
SK:芯片(piàn)貼裝業務(wù)由一些大(dà)型廠商主導。Paloma將如何在(zài)這個競爭激(jī)烈的(de)市場中保持並(bìng)增強地位(wèi)?尤其(qí)是,當我們已經看(kàn)到客戶對(duì)成本壓縮的要求越來越高(gāo),這方麵的壓力變得越來越大時……DE:全工藝解決方案是(shì)Palomar的主要與眾不同之處。我們不僅提供設備,還擁有遍布全球(qiú)的創新中心,這些創新中心專門為(wéi)客戶提供原型(xíng)、工藝開發和定製服(fú)務(contract manufacturing services)。從項目啟動到量產,我(wǒ)們都與客戶合作(zuò)。隨著他們的產量(liàng)逐漸增加,我們也已經能(néng)提供滿足需求的設備。這(zhè)是(shì)因為(wéi)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,通過我們的創新中心(xīn)購買設備係列則是水到渠成的事情。
SK:Yole看到組裝設備(bèi)行業裏正在進行很多並購活動,也包括(kuò)芯片貼裝設備廠商。大(dà)家正(zhèng)在通過並購實(shí)現設備的多(duō)樣化來,以支持各種(zhǒng)業務需求和組裝工藝(yì)需求。您認為(wéi)將(jiāng)來這樣的趨勢還會繼續嗎?這將如何影響(xiǎng)Palomar的芯片貼(tiē)裝設備業務?
DE:在芯片貼裝設備的設計(jì)和製造方(fāng)麵(miàn),Palomar的市場地位獨特(tè),我們還(hái)在2015年收購了SST ,從而擴大產品線。Palomar不僅有芯片貼(tiē)裝設備和鍵合機,現在還擁有完整的真空(kōng)回流係統產品線,使Palomar成為各種環氧、共晶、焊(hàn)料和燒結設備供(gòng)應商。
我們是一家獨立的(de)美國公司,由當地管理層負責(zé)運營。Palomar將通過內部(bù)產品開(kāi)發或外(wài)部收購繼續完成戰略增長(zhǎng)計劃。
SK:Palomar采取獨特的商業模式。除設備業務外,Paloma還為客戶提供設計、封裝工藝開發和小批量定製(zhì)服務。作為細分市場的(de)成熟OSAT廠商,是否有計劃從小批量製造(LVM)轉變為大批量製造(HVM)封裝服務(wù)提供(gòng)商?
DE:Palomar的定位是通(tōng)過在全球範圍內增設創新中心推進定製服務。獨特的商業(yè)模式使我們能夠與行業中現有和未(wèi)來(lái)巨(jù)頭合(hé)作,明確地(dì)致力於通過我們的設計、工藝開發和定製服務,讓客戶的原型(xíng)發展為未來的技術。我們與全球五大互聯網提供商(shāng)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(chéng)為更加全麵的工(gōng)藝解決方案(àn)提供商,為先(xiān)進的光電和(hé)半導體封裝提供資(zī)產設備和(hé)服務。
SK:非常感謝您接受采(cǎi)訪(fǎng)。您是否有其它想法需要向大家(jiā)補充?
DE:最後,我想說,Palomar很幸(xìng)運擁有很多(duō)才華橫溢和經驗豐富的員(yuán)工。在我們過去40多年的發展中,還未出現過(guò)無法為客戶解決問題的情況。因此,如果讀者有任何光電(diàn)器件封裝方麵的問題和挑戰,歡迎(yíng)與交流,讓我們有(yǒu)機(jī)會向您展示我們的能力!