艾科瑞思推出適用200mm晶圓的高精度高速固晶機(jī)

常熟艾科瑞思封裝自動(dòng)化設(shè)備有限公司（以下簡稱艾科瑞思）位于江蘇常熟經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)科創(chuàng)園，是長三角唯一一家自主研發(fā)生產(chǎn)高精度IC/LED固晶機(jī)的高科技企業(yè)，是江蘇省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成員和中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位。公司于2012年通過瑞士通標(biāo)的ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，長期目標(biāo)是打破國外公司在中國中高端固晶機(jī)市場(chǎng)的壟斷地位，為客戶提供性價(jià)比更好的設(shè)備。

艾科瑞思在直驅(qū)系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)解耦、機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、固晶工藝及計(jì)算機(jī)仿真等方面擁有雄厚科研實(shí)力，并配有激光干涉儀等先進(jìn)儀器和設(shè)備。公司首個(gè)自主研發(fā)產(chǎn)品——高精度銀漿固晶機(jī)DA115各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平（見圖1），被評(píng)為2010年度常熟市領(lǐng)軍型創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新人才A類項(xiàng)目，獲得300萬元無償扶持資金。該產(chǎn)品的拓展型號(hào)DA115-08可以適用200mm晶圓，支持COB、RFID、QFN、LED等，今年4月將在一客戶的超高頻RFID芯片封裝生產(chǎn)線上調(diào)試使用。

圖1 艾科瑞思開發(fā)的DA115型高精度銀漿固晶機(jī)

公司正在籌建的精密運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室二期，將配備如高速攝像機(jī)、振動(dòng)測(cè)量儀、高精度傳感器等先進(jìn)儀器設(shè)備，為開發(fā)更高端的裝備產(chǎn)品做好準(zhǔn)備。艾科瑞思剛剛設(shè)計(jì)完成的高精度覆晶焊接機(jī)，支持的覆晶焊接（Flip Chip）工藝是目前最先進(jìn)的半導(dǎo)體固晶工藝之一，該工藝對(duì)固晶精度要求極高，而且工藝復(fù)雜，尚無國產(chǎn)廠商能夠提供工業(yè)化設(shè)備。目前該機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作已經(jīng)完成，設(shè)計(jì)固晶精度達(dá)到±15μm，填補(bǔ)國內(nèi)空白，接近國際先進(jìn)水平，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1）使用直驅(qū)系統(tǒng)提升固晶焊頭的效率和定位精度。直驅(qū)系統(tǒng)是一種將電能轉(zhuǎn)換成直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，不需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。其優(yōu)點(diǎn)是：①消除了傳統(tǒng)傳動(dòng)中存在的反向間隙和摩擦力，系統(tǒng)響應(yīng)更快，重復(fù)定位精度更高；②結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長且基本免維護(hù)，客戶整體使用成本更低；③可以達(dá)到大于10g的加速度，是傳統(tǒng)電機(jī)的5到10倍，因此更適合需要快速啟動(dòng)和制動(dòng)的場(chǎng)合。

2）通過機(jī)構(gòu)解耦設(shè)計(jì)減輕運(yùn)動(dòng)負(fù)載，進(jìn)一步提高直驅(qū)系統(tǒng)精度與效率。

3）采用創(chuàng)新的視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，精度可達(dá)到十分之一像素。

4）在芯片的封裝過程中運(yùn)用先進(jìn)的熱超聲焊接工藝，工藝簡單、效率高、無鉛環(huán)保。

5）自主研發(fā)基于PC的多線程上位機(jī)軟件支持晶圓圖（wafer map）的讀取，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行固晶精度的檢測(cè)。出現(xiàn)異常情況時(shí)，可自動(dòng)及時(shí)提醒操作員。見圖2、3。

6）通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)保證系統(tǒng)剛性。見圖4。

2 產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)

1）高固晶精度。艾科瑞思是Accuracy的中文音譯，精準(zhǔn)是我們的技術(shù)特長，也是我們的產(chǎn)品定位，其中銀漿固晶機(jī)DA115固晶精度為±30μm@3σ，比目前業(yè)內(nèi)的±38μm@3σ 提高 20%；覆晶焊接機(jī)的固晶精度可達(dá)±15μm@3σ。

圖2 軟件操作界面圖

圖3 晶圓圖

圖4 系統(tǒng)剛性分析

2）高固晶效率。固晶效率越高，客戶的投資回報(bào)率越高。艾科瑞思研發(fā)的銀漿固晶機(jī)量產(chǎn)固晶周期小于250ms；覆晶焊接機(jī)的設(shè)計(jì)固晶周期小于1s。

3）可靠的制程能力。制程能力越高設(shè)備性能越可靠，產(chǎn)品不良率越低，性能一致性越好。通常來說，制程能力大于1.33（意味著每百萬個(gè)操作有66個(gè)失誤操作）是進(jìn)入中端市場(chǎng)的必要條件。經(jīng)過內(nèi)部測(cè)試，我們的高精度銀漿固晶機(jī)DA115整機(jī)定位精度誤差的標(biāo)準(zhǔn)方差在6μm以內(nèi)，Cpk=1.70（意味著每百萬個(gè)操作僅有不到1個(gè)失誤操作），屬于A+級(jí)。

圖5 位置偏差分布圖（1000個(gè)樣本）

4）支持200mm晶圓且固晶周期不高于300ms，適合COB、RFID、QFN、LED等芯片的固晶要求，應(yīng)用范圍更廣。(http://www.akrs-equip.com)