電子發燒友網報道(文/吳子鵬)當前,半導體產業正在經歷巨大的變革。從芯片本身而言,摩爾定律效果減弱,加上先進制程高昂的成本,讓產業界對先進封裝極為看好,并大力投入;在顯示行業,無論是MR設備還是大屏電視,都對顯示性能有著更高的要求,以巨量轉移為主要手段的Micro LED有望成為下一代主流顯示技術。
當然,無論產業如何變革,半導體產業的基本結構不會改變,好的產品任何時間都需要好的設備。在近期的庫力索法( Kulicke & Soffa )媒體見面會上,作為全球領先的半導體、LED 和電子封裝設備設計和制造企業,庫力索法和大家分享了自己在先進封裝和先進顯示領域的領先解決方案和最新見解。
對于先進顯示,庫力索法執行總經理兼副總裁張贊彬表示:“對于Mini LED和Micro LED這樣新型顯示技術的LED轉移,廠商如果想要盈利,至少要實現‘3個9’(99.9%)的良率,目前我們已經在Mini LED領域實現了‘5個9’(99.999%)的良率水平。Micro LED正在努力實現‘3個9’的良率。在Micro LED方面,由于LED芯片數量非常多,每一次有不良,修理的成本會很高,因此產業界會追求越來越高的良率,目標是‘6個9’(99.9999%),甚至是‘7個9’(99.99999%)。”
對于先進封裝,張贊彬講到:“目前,先進封裝中都有一個Flux(助焊劑),要么在芯片上粘上Flux,要么在基板上涂上定量的Flux。我們使用的方法是Fluxless(無助焊劑),可以進一步縮小間距,提升先進封裝的密度。”
面向先進顯示的LUMINEX系列
從性能上看,先進顯示中的Micro LED具有諸多的優勢,相較于現階段的LCD和OLED,其在亮度、分辨率、對比度、使用壽命等方面均有顯著的優勢。不過,從過去的背光LED,到現在的背光Mini LED,再到未來的Micro LED直顯,由于LED數量的增加,工藝發生了巨大的變化,對設備的要求也有很大的差異。
比如在LED芯片轉移這個環節,過往產業界更加成熟的方案是機械轉移。不過,張贊彬指出:“機械的方式對單顆芯片的尺寸要求存在物理極限,芯片太小便無法轉移,轉移精度也難以滿足。并且,機械臂在轉移的過程中存在很多限制,比如時間限制,效率難以提升。”
我們都知道,Micro LED在完成微米級LED晶粒制作后,要把數百萬甚至數千萬顆微米級的LED晶粒正確且有效率地移動到電路基板上。正如張贊彬所講,Micro LED的要求極高,需要達到“6個9”的良率,并且精度需控制在±0.5微米內。
為了應對這些挑戰,庫力索法正在開發一種模具轉移系統,該系統將利用激光高級放置(LEAP)技術。基于這種創新技術,該公司推出了LUMINEX系列設備。
LUMINEX系列,圖源:庫力索法
根據張贊彬的介紹,LUMINEX系列是一種基于激光放置技術的Mini LED或者Micro LED晶粒轉移設備,這一高度靈活的系統能夠進行單個芯片轉移、多個芯片轉移和巨量轉移,支持分選、混光、重新排布等工藝步驟。目前,LUMINEX系列已經支持LED、OSAT、面板和顯示器供應商的需求,并已接到客戶訂單。
LUMINEX系列需求覆蓋范圍,圖源:庫力索法
張贊彬談到:“雖然激光的設備在價格上會更貴一些,不過這些設備的性價比是傳統機械式設備的3-5倍,甚至可能會更高。也就是說,過往使用多臺機械式設備滿足的生產需求,現在使用一臺激光式設備就夠了,既提升了效率,又節省了空間。”
面向先進封裝的APTURA系列
在先進封裝領域,目前的技術方向很多,比如InFO-SOW(晶圓上系統)、2.5D封裝、3D封裝等。在先進封裝工藝技術中,熱壓鍵合 (Thermo-compression Bonding, TCB)是主要的技術方向之一。
對于TCB工藝來說,傳統方法上一個重要的步驟就是將涂抹Flux的基板固定在真空板上,然后進行接下來的步驟。不過,隨著先進封裝密度越來越高,Flux殘留物對先進封裝造成了很多的干擾。比如,在硅光芯片里,Flux殘留物會降低耦合的效率。
張贊彬指出:“通過引入Fluxless工藝,能夠顯著降低TCB工藝的復雜性,包括減少提前加Flux,黏結后清洗Flux等方面的工序。Fluxless工藝采用的是甲酸,通過甲酸蒸汽去除芯片和基底中的氧化物。并且,為了保證安全生產,庫力索法相關設備經過了所有甲酸方面的安全認證。”
在媒體會上,張贊彬分享了該公司Fluxless設備——APTURA系列的相關情況。
APTURA系列,圖源:庫力索法
當然,在先進封裝方面,目前Hybrid Bonding(混合鍵合)技術的呼聲很高。對此,張贊彬解讀稱:“現在Hybrid Bonding最大的問題就是良率,其采用的是全新的工藝流程,還存在很多問題,我覺得Hybrid Bonding是下一代,現在成本太高了。TCB目前還會是主流,并且Fluxless TCB工藝已經是非常成熟的工藝了。”
在先進封裝領域,除無助焊劑熱壓之外,庫力索法的產品和研發計劃還包括晶圓級封裝、SiP、高精度倒裝芯片、光刻和混合焊接等應用。
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