技术应用

激光辅助键合

在半导体工业中的应用

半导体行业高速发展需要实现更小的间距、更薄的基板、高质量的芯片键合。 激光辅助键合技术(LAB)适用于对速度、精度、局部甚至极小区域的精确加热控制有高度需求的半导体先进封装。相对于传统的回流焊、TCB,激光辅助键合不需要额外的措施避免热膨胀。在键合温度、作业时间、热影响区大小等方面具有明显的优势,是高精密芯片直接键合的最佳选择。

我们的产品LBS-M激光系统就采用了这一技术,它具备的技术优点使其成为大多数半导体应用的理想解决方案。

激光辅助键合也广泛应用于模具连接工艺中:

  • 用于倒装芯片的激光回流焊
  • 使用共晶预型件进行激光焊接
  • 使用焊膏的激光焊接
  • 激光压焊
  • 激光基底加热器
  • 用于焊线的激光基底加热器

激光辅助键合(LAB)工艺流程

芯片贴装和激光回流焊分为两个工位进行,UPH 相匹配,与 TCB 相比,吞吐量提高了 5 – 8 倍。

用于说明激光辅助键合工艺流程的图片

与 TCB(热压粘接)相比,LAB 具有以下优势

  减少能源投入  更快的流程 更高的质量
LAB
  • 激光可以穿过硅芯片,只加热金属互连层。
  • 所有能量在短时间内以受控温度传递到基底。
  • 粘合过程只需 1 秒钟。
  • 无需安装和拆卸工作。
  • 非接触式加工不会产生翘曲,内部应力可忽略不计。
  • 激光只针对加热区域,减少了敏感元件上的热量。
  • 温度曲线均匀可控,避免基板过热。
TCB
  • 加热工具需要能量。
  • 冷却需要氮气。
  • 工具对流会损失能量。
  • 需要额外能量以适应长时间运行时的温度不均。
  • 粘合过程需要 10 秒钟。
  • 工具在安装过程中需要时间加热。—— 处理前必须将基板转移到焊接板上。
  • 热膨胀需要校准。
  • 工具完成后需要氮气冷却。
  • 由于工具的热膨胀,当部件固定到下层堆栈时,会导致粘接过程中的翘曲。
  • 工具从底部到顶端有热梯度,温度难以控制。
  • 焊接曲线缺乏监控功能。

激光压缩键合(LCB)

激光压缩键合(Laser Compression Bonding, LCB)是一种结合激光技术和热压键合的先进封装技术。激光压缩键合设备包括传送单元、键合头等组成部分;键合头包含一个用于施加压力的键合工具、激光束发生器、热成像相机以及控制压力和位置的压缩单元;激光束发生器用于在键合过程中提供精确的温度控制,而热成像相机则用于测量半导体芯片和基板的温度‌。

激光压缩键合技术主要用于半导体芯片的封装,其优势包括:

  1. 精确的温度控制‌:激光束可以提供局部加热,确保键合区域的温度均匀且精确。
  2. 高效生产‌:通过激光辅助,可以加快键合过程,提高生产效率。
  3. 高质量键合‌:激光压缩键合能够提供更好的表面处理和更均匀的压力分布,从而提高键合质量‌。

与传统的热压键合相比,激光压缩键合在温度控制上更为精确,能够减少氧化和污染的风险,从而提高键合的可靠性和质量。

  利用真空工具控制翘曲 焊接高度控制 快速升温 快速降温
LCB
TCB ×

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