Что такое машина для установки кристаллов SMT?

SMT Die Bonder (также известная как Chip Bonder или Die Attach machine) - это высокоточное оборудование, используемое в производстве электроники для прикрепления голого полупроводникового кристалла (одиночного, неупакованного чипа интегральной схемы) непосредственно к подложке, такой как печатная плата или выводная рамка.

Хотя часто ассоциируется с упаковкой полупроводников, современные "SMT" Die Bonder адаптированы для процессов поверхностного монтажа, что позволяет использовать передовые методы упаковки, такие как System-in-Package (SiP) и Chip-on-Board (CoB) непосредственно на стандартных печатных платах.

Представьте себе это как узкоспециализированную, сверхточную машину для захвата и установки, предназначенную не для упакованных компонентов, а для самих сырых, хрупких кремниевых чипов.

Основные компоненты Die Bonder

Die Bonder - это сложная система прецизионных компонентов:

1.  Загрузчик пластин: Удерживает кольцо пластины, которое содержит кремниевую пластину, установленную на пленке. Пластина разрезается на отдельные кристаллы.

2.  Столик для пластин и система технического зрения: Камера высокого разрешения и высокоточный механический стол, который перемещает пластину для выравнивания определенного кристалла под...

3.  Игла для извлечения: Аккуратно выталкивает выбранный кристалл из растянутой пленки пластины.

4.  Головка захвата и установки (цанга): Инструмент с вакуумным приводом (часто называемый цангой), который захватывает извлеченный кристалл. Он может быть изготовлен из таких материалов, как керамика, для предотвращения загрязнения, и может включать нагреватель для термокомпрессионного соединения.

5.  Система распознавания образов (PRS): Мощная система камер с высоким увеличением, которая определяет точное положение кристалла на пластине и целевое местоположение на подложке. Это обеспечивает точность позиционирования на уровне микронов.

6.  Диспенсер (для клея/эпоксидной смолы): Шприц или струйная система, которая точно наносит крошечное, контролируемое количество эпоксидной смолы или клея на подложку перед установкой кристалла. Примечание: В некоторых процессах используется предварительно нанесенный клей на кристалл.

7.  Привод силы соединения: Точно контролирует величину силы, прикладываемой цангой во время установки кристалла на подложку. Это критично для прочного, надежного соединения без растрескивания кристалла.

8.  Система обработки подложек: Конвейер или стол, который точно позиционирует целевую печатную плату или выводную рамку для прикрепления кристалла.

Использование и технологический процесс 

Типичная работа Die Bonder выполняется в следующие этапы:

1.  Загрузка пластины: Кольцо пластины загружается в машину.

2.  Получение кристалла: Система технического зрения находит определенный хороший кристалл. Игла для извлечения выталкивает его вверх, и цанга захватывает его с помощью вакуума.

3.  Дозирование клея: Диспенсер наносит крошечную точку или рисунок эпоксидной смолы в точное местоположение на подложке.

4.  Переворачивание и осмотр: Цанга может перевернуть кристалл в правильную ориентацию. Сам кристалл часто проверяется на наличие дефектов.

5.  Размещение и соединение:Система технического зрения выравнивает целевую площадку подложки. Затем цанга помещает кристалл на клей с контролируемой силой. Для некоторых процессов цанга нагревается для мгновенного отверждения клея (термокомпрессионное соединение).

6.  Отверждение: Затем плата обычно перемещается в автономную печь для полного отверждения эпоксидной смолы и завершения соединения, если соединение не было выполнено с помощью процесса термокомпрессии.

Основные преимущества

² Экстремальная точность: Способность к точности позиционирования ±10-25 микрон (µm) или даже более тонкой, что необходимо для работы с крошечными кристаллами с большим количеством входов/выходов.

² Высокая производительность: Автоматизированные системы могут размещать тысячи кристаллов в час (DPH).

² Миниатюризация:Позволяет создавать чрезвычайно маленькие и плотные электронные пакеты (например, SiP, носимые датчики), которые невозможны с предварительно упакованными компонентами.

² Улучшенная производительность:Устраняя традиционный корпус микросхемы, электрические характеристики улучшаются из-за более коротких путей межсоединений, уменьшая индуктивность и емкость.

² Гибкость: Может быть запрограммирован для работы с широким спектром размеров кристаллов и типов подложек.

² Высокая надежность: Создает прочное механическое соединение и отличный тепловой путь между кристаллом и подложкой, что имеет решающее значение для отвода тепла и долговечности продукта.

Основные области применения

Die Bonder критически важны при производстве широкого спектра передовых электронных продуктов:

1.  Производство светодиодов: Наиболее распространенное применение, связанное с SMT. Die Bonder используются для размещения крошечных полупроводниковых чипов светодиодов (например, для микро-светодиодных дисплеев) непосредственно на платах или подложках.

2.  Chip-on-Board (CoB): Прикрепление голого кристалла непосредственно к печатной плате, а затем соединение его с помощью проволочного соединения, прежде чем он будет защищен каплей эпоксидной смолы. Распространено в модулях памяти, калькуляторах и RFID-метках.

3.  System-in-Package (SiP) и Multi-Chip Modules (MCM): Укладка или размещение нескольких различных кристаллов (например, процессора, памяти и датчика) в один интегрированный пакет.

4.  Устройства RF и микроволновые устройства: Для высокочастотных приложений в телекоммуникациях, где производительность имеет первостепенное значение.

5.  Силовая электроника: Прикрепление больших силовых полупроводниковых кристаллов (например, IGBT, MOSFET) к подложкам с высокой теплопроводностью для отличного отвода тепла в инверторах и системах управления двигателем.

6.  Медицинские устройства: Используются в миниатюрных имплантатах, устройствах lab-on-a-chip и передовых датчиках.

7.  Автомобильная электроника: Для надежных и компактных модулей управления, датчиков и радиолокационных систем.

8.  Упаковка полупроводников:Традиционный вариант использования, когда кристаллы прикрепляются к выводным рамкам, прежде чем они будут соединены проволокой и заключены в стандартный корпус микросхемы (например, QFN, BGA).

The SMT Die Bonder - это краеугольная технология для передовой миниатюризации и интеграции электроники, обеспечивающая прямое прикрепление голых полупроводниковых кристаллов к подложкам с беспрецедентной точностью и надежностью.