อุปกรณ์ยึดชิ้นส่วน

การเชื่อมไดการยึดชิป หรือที่รู้จักกันในชื่อ การติดตั้งชิป หรือการเชื่อมชิป เป็นกระบวนการแรกที่สำคัญที่สุดและจำเป็นที่สุดในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ กล่าวโดยง่ายคือ เป็นกระบวนการติดตั้งชิปเซมิคอนดักเตอร์อย่างแม่นยำ แน่นหนา และมั่นคงลงบนโครงตะกั่ว ซับสเตรต ฐานบรรจุภัณฑ์ หรือตัวรองรับระดับเวเฟอร์กล่าวได้ว่า เช่นเดียวกับบ้านที่ต้องการรากฐานที่มั่นคง การบรรจุภัณฑ์ IC ก็ต้องการการยึดติดชิ้นส่วนที่เชื่อถือได้เช่นกัน ข้อบกพร่องใดๆ ในการยึดติดชิ้นส่วนจะส่งผลโดยตรงต่อการเชื่อมต่อสายไฟ การขึ้นรูป การทดสอบ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว        บทบาทของการเชื่อมประสานชิ้นส่วน (Die Bonding) ในบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ขั้นตอนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์มาตรฐาน: การเจียรเวเฟอร์ → การตัดเวเฟอร์ → การเชื่อมได → การเชื่อมต่อลวด → การขึ้นรูป → การตัดแต่งและขึ้นรูป → การชุบ → การทดสอบ → การติดเทปเห็นได้ชัดว่า การเชื่อมติดชิ้นส่วน (die bonding) เป็นขั้นตอนแรกหลังจากที่ชิปเข้าสู่กระบวนการบรรจุภัณฑ์            หน้าที่หลักสามประการของการเชื่อมได (Die Bonding)  1. การตรึงด้วยกลไกแม่พิมพ์ถูกยึดแน่นเพื่อป้องกันการเลื่อน การบิดเบี้ยว การลอก หรือการแตกร้าวในระหว่างการเชื่อมต่อสายไฟ การอบแห้ง การขึ้นรูป และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ   2. เส้นทางการระบายความร้อนชิปจะสร้างความร้อนระหว่างการทำงาน และชั้นยึดชิปทำหน้าที่เป็นช่องทางระบายความร้อนหลัก การระบายความร้อนที่ไม่ดีจะนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไป อายุการใช้งานสั้นลง และความล้มเหลวอย่างกะทันหัน อุปกรณ์กำลังสูง IGBT และชิปสำหรับยานยนต์มีความต้องการค่าการนำความร้อนสูงมาก   3. การเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากาวนำไฟฟ้า โลหะผสมยูเทคติก และตะกั่วบัดกรี ให้การนำไฟฟ้าหรือการต่อลงดิน ช่วยเพิ่มเสถียรภาพของวงจรและลดการรบกวนจากสัญญาณรบกวน            เทคโนโลยีการเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หลัก 4 แบบ (เปรียบเทียบอย่างละเอียด)  เทคโนโลยีหลักการสำคัญข้อดีข้อจำกัดการใช้งานทั่วไปการยึดติดด้วยอีพ็อกซี่/กาวเงินการยึดติดด้วยกาวนำไฟฟ้า/ฉนวนต้นทุนต่ำ กระบวนการง่าย ใช้งานได้กับอุปกรณ์หลากหลายการนำความร้อนปานกลาง การแข็งตัวช้าหลอด LED, ทรานซิสเตอร์, ไอซีมาตรฐาน, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคการยึดติดชิ้นส่วนแบบยูเทคติกการหลอมและการเชื่อมโลหะผสม AuSnมีค่าการนำความร้อนสูงมาก ความน่าเชื่อถือสูง ทนต่ออุณหภูมิสูงต้นทุนอุปกรณ์สูง กระบวนการเข้มงวดยานยนต์, ไอซีพลังงาน, ไดโอดเลเซอร์, อุปกรณ์ RFการบัดกรีชิ้นส่วนการเชื่อมประสานด้วยตะกั่วบัดกรีอุณหภูมิสูง/แผ่นโลหะมีความแข็งแรงสูง ทนต่อแรงสั่นสะเทือน ทนทานกระบวนการซับซ้อน ช่วงอุณหภูมิแคบIGBT, โมดูลกำลังสูง, อุปกรณ์แรงดันสูงการเชื่อมประสานด้วยความร้อนสุญญากาศการบูรณาการสุญญากาศ + ความร้อน + ความดันปราศจากช่องว่าง มีความสม่ำเสมอสูง และมีความแม่นยำสูงต้นทุนสูง ประสิทธิภาพต่ำอุปกรณ์ MEMS, อุปกรณ์ทางแสง, เซ็นเซอร์ความแม่นยำสูง        ตัวชี้วัดคุณภาพที่สำคัญของการเชื่อมได  1. ความแม่นยำของตำแหน่งการวางตำแหน่งชิปที่ไม่ถูกต้องส่งผลให้การเชื่อมต่อสายไฟล้มเหลว      2. ความแข็งแรงในการยึดติด (แรงเฉือน)ความแข็งแรงไม่เพียงพอทำให้เกิดการลอกล่อนหลังจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ   3. อัตราช่องว่างช่องว่างที่มากขึ้น = การระบายความร้อนที่แย่ลง = ความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สูงขึ้น  4. ความสม่ำเสมอของความหนาของแนวเชื่อม (BLT)ส่งผลต่อความเรียบของชิป รูปทรงของห่วงลวด และคุณภาพการขึ้นรูป   5. ห้ามเอียง บิดเบี้ยว หรือบิ่นการเอียงของชิปส่งผลโดยตรงต่อการขาดของสายไฟและการแตกร้าวของบรรจุภัณฑ์      กระบวนการเชื่อมไดอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ขั้นตอนที่ 1: กำลังโหลดการโหลดเวเฟอร์แบบวงแหวน/เทปสีน้ำเงิน; การป้อนซับสเตรตหรือเฟรมตะกั่วอัตโนมัติ  ขั้นตอนที่ 2: การจัดแนววิสัยทัศน์ระบบวิชั่นความแม่นยำสูงระบุตำแหน่งเครื่องหมายบนชิ้นส่วนและพื้นผิวสำหรับการจัดแนวในระดับไมครอน   ขั้นตอนที่ 3: การจ่าย / ตะกั่วบัดกรีที่เตรียมไว้ล่วงหน้าระบบจ่ายอัตโนมัติสำหรับวางสารละลายเงิน อีพ็อกซีนำไฟฟ้า บัดกรี หรือพรีฟอร์ม AuSn   ขั้นตอนที่ 4: การหยิบแม่พิมพ์เข็มยกแม่พิมพ์ขึ้น → หัวดูดฝุ่นดูดขึ้นอย่างนุ่มนวล → ป้องกันการบิ่น  ขั้นตอนที่ 5: การวางแม่พิมพ์แท่นเคลื่อนที่ความแม่นยำสูงวางแม่พิมพ์ได้อย่างแม่นยำด้วยแรงกดที่ควบคุมได้  ขั้นตอนที่ 6: การบ่ม / การยึดติดอีพ็อกซี่: การอบแห้งด้วยความร้อนยูเทคติก: การหลอมเหลวและการแข็งตัวที่อุณหภูมิสูงการบัดกรี: การเชื่อมแบบรีโฟลว์   ขั้นตอนที่ 7: การขนถ่ายส่งต่อไปยังขั้นตอนถัดไป: การเชื่อมต่อสายไฟ      ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพการยึดติดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์  1. คุณภาพของกาว/ตะกั่วบัดกรีความหนืด ความบริสุทธิ์ อายุการเก็บรักษา และอัตราส่วนการผสม ล้วนส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของการยึดติด   2. ปริมาณการจ่ายยาปริมาณที่ไม่เพียงพอจะทำให้การยึดเกาะไม่แข็งแรง ปริมาณที่มากเกินไปจะทำให้ของเหลวไหลล้นและแผ่นรองปนเปื้อน    3. ความแม่นยำของอุปกรณ์ความแม่นยำของระบบการมองเห็น ความสม่ำเสมอของแพลตฟอร์ม การควบคุมหัวฉีด และความเสถียรของแรงดัน    4. โปรไฟล์อุณหภูมิการให้ความร้อนเร็วเกินไปทำให้เกิดช่องว่างขนาดใหญ่ การให้ความร้อนน้อยเกินไปทำให้การอบแห้งไม่สมบูรณ์ การให้ความร้อนสูงเกินไปทำให้แม่พิมพ์เสียหาย  5. ความสะอาดของสิ่งแวดล้อมฝุ่นละออง ความชื้น และการปนเปื้อนของน้ำมัน ทำให้การยึดเกาะไม่ดี เกิดช่องว่าง และความน่าเชื่อถือต่ำ      ข้อบกพร่องร้ายแรงที่เกิดจากการเชื่อมยึดชิ้นส่วนที่ไม่ดี  การเลื่อนของแม่พิมพ์ → การเชื่อมต่อสายไฟล้มเหลว แรงยึดเกาะต่ำ → การลอกของแม่พิมพ์หลังจากเกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันอัตราห้องว่างสูง → อุปกรณ์ไฟฟ้าเกิดความร้อนสูงเกินไปและไหม้เสียหายกาวล้น → การปนเปื้อนของแผ่นรอง → การเชื่อมต่อที่ไม่แข็งแรงและการขาดของสายไฟการบิ่นแม่พิมพ์ → การกำจัดทิ้งโดยตรงและผลผลิตต่ำ ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมมักกล่าวว่า: การยึดติดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มั่นคงช่วยให้บรรจุภัณฑ์มีความเสถียร การยึดติดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ดีจะทำลายกระบวนการทั้งหมด      การเชื่อมประสานชิ้นส่วน (Die bonding) เป็นขั้นตอนพื้นฐานที่สุด สำคัญที่สุด และมีความอ่อนไหวต่อข้อผิดพลาดมากที่สุดในบรรจุภัณฑ์ไอซี ขั้นตอนนี้เป็นตัวกำหนดความเสถียรทางกล ประสิทธิภาพทางความร้อน ความน่าเชื่อถือ และผลผลิตสุดท้าย ไม่ว่าจะเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ชิปยานยนต์ อุปกรณ์ไฟฟ้า โมดูลสื่อสารทางแสง หรือเซ็นเซอร์ MEMS ก็ตาม เครื่องเชื่อมไดความแม่นยำสูง เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับห้องปฏิบัติการ สายการผลิตนำร่อง และการผลิตจำนวนมาก