ฮอเร็กซ์ กรุ๊ป
November 13, 2020
HOREXS เป็นผู้ผลิต PCB แบบบางพิเศษซึ่งผลิต IC Substrate pcb สำหรับบรรจุภัณฑ์ / การทดสอบ IC, การประกอบ IC
ผู้จำหน่ายหลายรายกำลังเพิ่มอุปกรณ์ตรวจสอบใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีอินฟราเรดออปติคอลและเอ็กซ์เรย์เพื่อลดข้อบกพร่องในแพ็คเกจ IC ในปัจจุบันและอนาคต
แม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะมีความจำเป็น แต่ก็เป็นส่วนเสริมด้วยเช่นกันไม่มีเครื่องมือใดที่สามารถตอบสนองความต้องการการตรวจสอบข้อบกพร่องทั้งหมดได้ส่งผลให้ผู้ขายบรรจุภัณฑ์อาจจำเป็นต้องซื้อเครื่องมือต่างๆมากขึ้น
หลายปีที่ผ่านมาแพคเกจค่อนข้างเรียบง่ายเมื่อเกิดข้อบกพร่องในบรรจุภัณฑ์ในขั้นตอนต่างๆระหว่างการผลิตอุปกรณ์ตรวจสอบจะมีปัญหาเล็กน้อยในการค้นหาข้อบกพร่องเนื่องจากส่วนใหญ่มีขนาดค่อนข้างใหญ่
วันนี้มันคนละเรื่องชิปรุ่นล่าสุดเร็วและซับซ้อนมากขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของชิปเหล่านี้อุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้แพ็คเกจใหม่และดีกว่าพร้อมคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีฟอร์มแฟคเตอร์ที่เล็กลงและ I / Os ที่มากขึ้นในการตอบสนองผู้จำหน่ายบรรจุภัณฑ์ได้พัฒนาประเภทบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงใหม่ ๆ และซับซ้อน
เนื่องจากบรรจุภัณฑ์มีความซับซ้อนมากขึ้นและถูกใช้ในตลาดที่ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญการค้นหาข้อบกพร่องจึงมีความสำคัญมากขึ้นแต่ก็ท้าทายมากขึ้นเช่นกันเนื่องจากข้อบกพร่องมีขนาดเล็กลงและหายากขึ้น“ มีคุณสมบัติที่เล็กลงและมีการเปลี่ยนวัสดุใหม่ ๆ ในบรรจุภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงสิ่งนี้ผลักดันให้เกิดความจำเป็นในการตรวจสอบที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพที่สูงขึ้น” Pieter Vandewalle ผู้จัดการทั่วไปของแผนก ICOS ที่ KLA กล่าว
คนอื่น ๆ เห็นด้วย“ การตายมากขึ้นกำลังผลักดันการรวมบรรจุภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นการเชื่อมต่อระหว่างกันมากขึ้นทำให้เกิดร่องรอยที่ละเอียดขึ้นและสนามชนที่แน่นขึ้นและความซับซ้อนนี้ผลักดันให้ต้องมีการตรวจสอบมากขึ้น” Eelco Bergman ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายขายและพัฒนาธุรกิจของ ASE กล่าว“ นอกเหนือจากความท้าทายในกระบวนการที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตบรรจุภัณฑ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้แล้วยังมีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการควบคุมและตรวจสอบกระบวนการในสายการผลิตเนื่องจากการสูญเสียผลผลิตที่มีต้นทุนสูงซึ่งเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์โหนดกระบวนการขั้นสูงหลายอย่างที่รวมอยู่ในอุปกรณ์เหล่านี้ แพ็คเกจ”
เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ผู้จำหน่ายบรรจุภัณฑ์อาจต้องการอุปกรณ์ตรวจสอบด้วยแสงแบบดั้งเดิมรวมถึงเครื่องมือประเภทอื่น ๆ“ เมื่อความซับซ้อนและความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์เพิ่มขึ้นการตรวจสอบด้วยแสงเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ” Bergman กล่าว“ เป็นเวลาหลายปีที่อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์มีตัวเลือกมากมายให้เลือกใช้เช่น X-ray และ C-SAM (กล้องจุลทรรศน์อะคูสติกการสแกนคอนโฟคอล)แต่บ่อยครั้งเครื่องมือเหล่านี้เหมาะสำหรับการตรวจสอบกระบวนการตัวอย่างและการวิเคราะห์ความล้มเหลวมากกว่าการควบคุมกระบวนการในสายการผลิตด้วยต้นทุนที่สูงซึ่งเกี่ยวข้องกับการสูญเสียผลผลิตของการประกอบหรือการทดสอบหลังการประกอบหรือความล้มเหลวของความน่าเชื่อถือจึงมีความจำเป็นที่เพิ่มขึ้นสำหรับเครื่องมือมาตรวิทยาในสายการผลิตที่มีความเร็วสูงซึ่งเหมาะอย่างยิ่งกับความสามารถในการวิเคราะห์การเรียนรู้ของเครื่องขั้นสูงที่สามารถตรวจสอบกระบวนการและตรวจจับกระบวนการได้ ล่องลอยตามเวลาจริงด้วยวิธีนี้สามารถดำเนินการแก้ไขก่อนที่กระบวนการนั้นจะควบคุมไม่ได้และเกิดข้อบกพร่องขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความน่าเชื่อถือสูงเช่นอุปกรณ์ยานยนต์ซึ่งคุณต้องตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจแฝงอยู่ซึ่งอาจใช้วิธีแก้ปัญหาได้หลายวิธี”
โชคดีที่ระบบการตรวจสอบใหม่หลายระบบกำลังดำเนินการอยู่ในหมู่พวกเขา:
Onto Innovation และ KLA กำลังพัฒนาระบบการตรวจสอบแบบใช้แสงใหม่สำหรับบรรจุภัณฑ์ระบบเหล่านี้รวมอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องซึ่งใช้เทคนิคการจับคู่รูปแบบที่รวดเร็วเพื่อช่วยในการค้นหาข้อบกพร่อง
บริษัท ต่างๆกำลังจัดส่งเครื่องมือเอ็กซ์เรย์ใหม่
เทคโนโลยีอื่น ๆ ยังมีการขนส่ง
ภูมิทัศน์ของบรรจุภัณฑ์
ตลาดการตรวจสอบบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์คาดว่าจะเติบโตจาก 208 ล้านดอลลาร์ในปี 2562 เป็นประมาณ 223 ล้านดอลลาร์ในปี 2563 ตามที่บ็อบจอห์นสันนักวิเคราะห์ของ Gartner กล่าวตัวเลขดังกล่าวไม่รวมถึงระบบการตรวจสอบที่ระดับแม่พิมพ์“ ออปติคอลยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ใหญ่ที่สุด” จอห์นสันกล่าว“ นั่นก็เป็นความจริงเช่นกันสำหรับการตรวจสอบระดับแม่พิมพ์หรือบรรจุภัณฑ์”
ในขณะเดียวกันก็มีแอพพลิเคชั่นใหม่ ๆ มากมายในตลาดเช่น 5G และ AIนอกจากนี้แอปพลิเคชันแบบเดิม ๆ เช่นยานยนต์คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เคลื่อนที่ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง
ระบบทั้งหมดรวมชิปต่างๆซึ่งห่อหุ้มหรือบรรจุอยู่ในแพ็คเกจ ICลูกค้ามีแพ็กเกจหลายประเภทให้เลือก“ ทางเลือกขึ้นอยู่กับการใช้งานซึ่งกำหนดว่าสถาปัตยกรรมบรรจุภัณฑ์จะเป็นอย่างไร” Kim Yess ผู้อำนวยการบริหารของวัสดุ WLP ของ Brewer Science กล่าว
วิธีหนึ่งในการแบ่งส่วนภูมิทัศน์ของบรรจุภัณฑ์คือตามประเภทการเชื่อมต่อซึ่งรวมถึงลวดบอนด์ฟลิปชิปบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์ (WLP) และผ่านซิลิคอนวีอัส (TSV)
บางส่วน 75% ถึง 80% ของบรรจุภัณฑ์ขึ้นอยู่กับการเชื่อมลวดตาม TechSearchตัวยึดลวดจะเย็บชิปหนึ่งไปยังชิปหรือวัสดุพิมพ์อื่นโดยใช้สายไฟเส้นเล็ก ๆการเชื่อมลวดใช้สำหรับสินค้าโภคภัณฑ์และหีบห่อระดับกลางรวมถึงหน่วยความจำ
Flip-chip ใช้สำหรับ BGA และแพ็คเกจอื่น ๆในฟลิปชิปจะมีการกระแทกทองแดงหรือเสาที่ด้านบนของชิปอุปกรณ์ถูกพลิกและติดตั้งบนแม่พิมพ์หรือบอร์ดแยกต่างหากกระแทกลงบนแผ่นทองแดงทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
WLP ใช้สำหรับ Fan-out และแพ็คเกจอื่น ๆในตัวอย่างหนึ่งของ Fan-out หน่วยความจำจะซ้อนกันบนชิปลอจิกในแพ็คเกจในขณะเดียวกัน TSV สามารถพบได้ในแพ็คเกจระดับไฮเอนด์เช่น 2.5D / 3Dใน 2.5D / 3D แม่พิมพ์จะเรียงซ้อนกันหรือวางเคียงข้างกันที่ด้านบนของตัวประสานซึ่งรวม TSVInterposer ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างชิปและบอร์ด
รูปที่ 1: แนวโน้มสำคัญในบรรจุภัณฑ์ที่มา: KLA
2.5D / 3D และ Fan-out จัดเป็นประเภทแพ็คเกจขั้นสูงอีกวิธีหนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ชิพเล็ตโดยที่ผู้ผลิตชิปอาจมีเมนูของแม่พิมพ์แบบแยกส่วนหรือชิปเล็ตในไลบรารีลูกค้าสามารถผสมและจับคู่ชิปเล็ตและรวมเข้ากับแพ็กเกจขั้นสูงที่มีอยู่เช่น 2.5D / 3D พัดลมเอาท์หรือสถาปัตยกรรมใหม่
“ เราให้บริการภาคส่วนต่างๆมากมาย” Ken Molitor ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของ Quik-Pak กล่าว“ Chiplets เป็นพื้นที่หนึ่งที่เราเห็นว่าจะเติบโตในอนาคตชิปออนบอร์ดโมดูลหลายชิปและชิปเล็ตทั้งหมดอยู่ในแผนงานของเราเรามองว่านี่เป็นสิ่งที่จะเป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์”
Chiplets และบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงอาจทำให้ภูมิทัศน์สั่นไหวโดยทั่วไปเพื่อความก้าวหน้าในการออกแบบอุตสาหกรรมจะพัฒนา ASIC โดยใช้การปรับขนาดชิปเพื่อให้พอดีกับการทำงานที่แตกต่างกันบนแม่พิมพ์เสาหินเดียวแต่การปรับขนาดนั้นยากขึ้นและมีราคาแพงขึ้นในแต่ละโหนดและไม่ใช่ทุกอย่างที่จะได้ประโยชน์จากการปรับขนาด
การปรับขนาดยังคงเป็นตัวเลือกสำหรับการออกแบบใหม่แต่แทนที่จะใช้ ASIC แบบเดิมที่ใช้การปรับขนาดชิปบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงและชิปเล็ตกำลังกลายเป็นแนวทางอื่นในการพัฒนาการออกแบบระดับระบบที่ซับซ้อน
“ ลูกค้าตระหนักดีว่ามีวิธีพัฒนาการออกแบบมากกว่าหนึ่งวิธี” วอลเตอร์อึ้งรองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ UMC กล่าว“ แม้ว่าอาจจะมีฟังก์ชั่นการออกแบบที่ต้องการประสิทธิภาพระดับสูงสุดและเทคโนโลยีล้ำสมัย แต่ฟังก์ชันอื่น ๆ อีกมากมายก็ไม่ต้องการสิ่งนี้การใช้ฟังก์ชันอื่น ๆ เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของซิลิกอนขอบเลือดออกที่เป็นเนื้อเดียวกันชิ้นเดียวอาจเป็นอันตรายในแง่ของกำลังไฟและค่าใช้จ่ายการพิจารณาค่าใช้จ่ายสามารถมองเห็นได้สองวิธีหากฟังก์ชันไม่ได้รับประโยชน์จากการปรับขนาดเทคโนโลยีต้นทุนต่อมม. ²จะสูงขึ้นอย่างมากโดยไม่ได้รับประโยชน์จากพื้นที่หักล้างการพิจารณาค่าใช้จ่ายอื่น ๆ อยู่ที่ระดับชิปซึ่งการออกแบบจำนวนมากเหล่านี้ผลักดันให้มีขนาดเส้นเล็งสูงสุดและนำเสนอข้อกังวลเกี่ยวกับผลตอบแทนที่ร้ายแรงนี่คือการผลักดันให้เกิดยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาในการดูโหนดระนาบระดับแนวหน้าเช่น 28nm / 22nm อีกครั้งสำหรับลูกค้าที่ต้องการประสิทธิภาพที่ล้ำหน้าพวกเขากำลังดูวิธีแบ่งพาร์ติชันฟังก์ชันการทำงานและในหลาย ๆ กรณีการใช้โซลูชันมัลติไดซ์”
ในกรณีนี้โซลูชันมัลติไดซ์เป็นอีกวิธีหนึ่งในการอธิบายแพ็คเกจขั้นสูงที่มีดายซับซ้อนแนวคิดในที่นี้คือการวางซ้อนอุปกรณ์ในแนวตั้งเพื่อเปิดใช้สถาปัตยกรรมใหม่
“ ผู้ผลิตโรงหล่อและอุปกรณ์ทุกรายมีความพยายามอย่างจริงจังในการผสมผสานที่แตกต่างกันที่นี่มีเทคโนโลยีต่างๆมากมาย” โรเบิร์ตคลาร์กสมาชิกอาวุโสของเจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของ TEL กล่าวในการนำเสนอล่าสุด“ สำหรับการรวมมิติ 3 มิติเราจำเป็นต้องมีการผสมผสานที่แตกต่างกันเช่นเดียวกับกระบวนการ 3 มิติแบบเสาหินที่จะช่วยให้เราสามารถซ้อนลอจิกบนตรรกะและหน่วยความจำบนตรรกะสำหรับเทคโนโลยีในอนาคตได้”
อย่างไรก็ตามมีธีมที่พบบ่อยหนึ่งในแพ็คเกจทั้งหมด“ มันเป็นไปตามขนาดของแม่พิมพ์เป็นส่วนใหญ่คุณมีส่วนประกอบเพิ่มเติมในแพ็คเกจนอกจากนี้คุณยังมีแม่พิมพ์ขนาดเล็กที่มีรูปทรงเล็กลงในบรรจุภัณฑ์มันยากกว่าที่จะตรวจสอบ” Molitor ของ Quik-Pak กล่าว
ชิป / การไหลของบรรจุภัณฑ์
การผลิตชิปเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนขั้นแรกชิปจะถูกประมวลผลบนเวเฟอร์ใน fab โดยใช้อุปกรณ์ต่างๆในการสร้างอุปกรณ์ลอจิกขั้นสูงต้องใช้ขั้นตอนกระบวนการตั้งแต่ 600 ถึง 1,000 ขั้นตอนขึ้นไปใน fab
ในระหว่างกระบวนการผลิตชิปผู้ผลิตชิปจะต้องตรวจสอบชิปเพื่อหาข้อบกพร่องข้อบกพร่องเล็กน้อยอาจส่งผลกระทบต่อผลผลิตของชิปหรือทำให้ผลิตภัณฑ์ล้มเหลว
ในการค้นหาข้อบกพร่องของชิปภายใน fab ผู้ผลิตชิปจะใช้อุปกรณ์ตรวจสอบที่ใช้แสงในสายการผลิตผู้ผลิตชิปยังใช้การตรวจสอบอีบีมเครื่องมือทั้งสองกำลังตรวจจับข้อบกพร่องขนาดนาโนเมตร
สำหรับการตรวจสอบเวเฟอร์ระบบตรวจสอบด้วยแสงจะใช้แหล่งกำเนิดแสงออปติคอลเพื่อให้เวเฟอร์ส่องสว่างแหล่งกำเนิดแสงอยู่ในช่วงอัลตราไวโอเลตลึก (DUV) ที่ความยาวคลื่น 193 นาโนเมตรจากนั้นแสงจะถูกรวบรวมและรูปภาพจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลซึ่งจะช่วยค้นหาข้อบกพร่องบนเวเฟอร์
เมื่อสร้างชิปใน fab แล้วเวเฟอร์ก็พร้อมสำหรับบรรจุภัณฑ์ IC ที่โรงหล่อหรือ OSAT
แพ็กเกจแต่ละประเภทมีโฟลว์กระบวนการที่แตกต่างกันยกตัวอย่างเช่นใช้พัดลมออก“ ในรูปแบบบรรจุภัณฑ์นี้แม่พิมพ์ที่เป็นที่รู้จักจะวางคว่ำหน้าลงบนแผ่นเวเฟอร์ของผู้ให้บริการจากนั้นฝังไว้ในแม่พิมพ์อีพ็อกซี่” Sandy Wen วิศวกรการรวมกระบวนการของ Coventor ซึ่งเป็น บริษัท วิจัยของ Lam อธิบายในบล็อก“ การผสมแม่พิมพ์ขึ้นรูปเป็นแผ่นเวเฟอร์ที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งจะถูกประมวลผลเพื่อสร้างชั้นการแจกจ่ายซ้ำ (RDL) โดยมีการกระแทกบนหน้าแม่พิมพ์ที่เปิดออกเพื่อการกระจายแบบ 'พัดลมออก'เวเฟอร์ที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกหั่นสี่เหลี่ยมลูกเต๋าในภายหลังก่อนใช้ขั้นสุดท้าย”
RDL คือส่วนเชื่อมต่อระหว่างโลหะทองแดงที่เชื่อมต่อส่วนหนึ่งของบรรจุภัณฑ์เข้ากับอีกส่วนหนึ่งด้วยไฟฟ้าRDLs วัดตามเส้นและช่องว่างซึ่งอ้างถึงความกว้างและระยะห่างของรอยโลหะ
แพ็กเกจ Fan-Out มีหลายประเภทตัวอย่างเช่นสำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์ fan-out ความหนาแน่นสูงมีมากกว่า 500 I / Os ที่มี RDL น้อยกว่า8μmบรรทัดและพื้นที่ในระดับไฮเอนด์ผู้ขายกำลังพัฒนา fan-out ด้วย RDL ที่2μm line / space และอื่น ๆ
นี่คือจุดที่ซับซ้อน“ พัดลมเอาท์ระดับเวเฟอร์แบบดั้งเดิมต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการ” Curtis Zwenger รองประธานฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์ขั้นสูงของ Amkor กล่าว“ ในด้านการประมวลผลปัญหาต่างๆเช่นการเปลี่ยนแม่พิมพ์และการบิดงอของเวเฟอร์ขึ้นรูปได้รับการควบคุมโดยใช้เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอย่างไรก็ตามสำหรับโครงสร้างขั้นสูงที่ต้องใช้เลเยอร์ RDL หลายชั้นและเส้น / ช่องว่างที่ละเอียดขึ้นจำนวนของการบิดงอของเวเฟอร์ขึ้นรูปและโทโพโลยีพื้นผิวมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะไม่ส่งผลเสียต่อกระบวนการถ่ายภาพในด้านการค้าความท้าทายคือต้นทุนที่ลดลงเมื่อเทียบกับขนาดบรรจุภัณฑ์เมื่อต้องการการผสานรวมในระดับที่สูงขึ้นขนาดแพ็คเกจจะเพิ่มขึ้นและต้นทุนกระบวนการ RDL จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเนื่องจากรูปแบบเวเฟอร์ที่สร้างขึ้นใหม่แบบวงกลม”
ในระหว่างขั้นตอนการผลิตข้อบกพร่องอาจเกิดขึ้นในบรรจุภัณฑ์เนื่องจากแพ็กเกจแบบ Fan-out และประเภทขั้นสูงอื่น ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้นข้อบกพร่องมักจะเล็กลงและหายากขึ้นนี่คืออุปกรณ์ตรวจสอบที่พอดี - ได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหาข้อบกพร่องและรูทเครื่องออก
ในขั้นตอนการผลิตแบบ Fan-out โรงบรรจุภัณฑ์อาจใส่อุปกรณ์ตรวจสอบในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการจากนั้นมีขั้นตอนการตรวจสอบหลายขั้นตอนในระหว่างการไหลและแม้กระทั่งหลังกระบวนการ
แพ็กเกจประเภทอื่นอาจมีโฟลว์ที่เหมือนกันหรือแตกต่างกันในทุกกรณีการตรวจสอบเป็นข้อกำหนด“ ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงได้นำเสนอกระบวนการและวัสดุต่างๆเพื่อสร้างนวัตกรรมบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีการประกอบตัวอย่างเช่นเสาทองแดงแบบพิทช์ละเอียด, ผ่านช่องทางแม่พิมพ์, การขึ้นรูปด้านล่าง, การป้องกันตามรูปแบบ, การขึ้นรูปสองด้านและการประมวลผล RDL หลายชั้น” Zwenger กล่าว“ แพ็คเกจที่รวมเทคโนโลยีดังกล่าวไม่สามารถประกอบได้อย่างคุ้มค่าเว้นแต่กระบวนการและสถานะของ ใช้การควบคุมและวิธีการตรวจสอบในสายงานศิลปะการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ความละเอียดสูงและการตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติได้พัฒนาความก้าวหน้าอย่างมากในการช่วยตรวจจับสิ่งของต่างๆเช่นแม่พิมพ์และช่องว่างด้านล่าง RDL และข้อบกพร่องจากการกระแทกและวัสดุแปลกปลอมอินเทอร์เฟซวัสดุจำนวนมากในบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงในปัจจุบันทำให้การตรวจจับข้อบกพร่องในสายการผลิตมีความจำเป็นสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่คุ้มค่าคุณภาพสูงและเชื่อถือได้”
รูปที่ 2: การไหลของบรรจุภัณฑ์ชิปที่มา: KLA
การตรวจด้วยแสงเทียบกับการตรวจเอ็กซ์เรย์
โรงเรือนบรรจุภัณฑ์ใช้อุปกรณ์ตรวจสอบหลายประเภท แต่การตัดสินใจใช้ประเภทใดประเภทหนึ่งขึ้นอยู่กับบรรจุภัณฑ์
การตรวจสอบด้วยแสงถูกนำมาใช้ในบรรจุภัณฑ์เป็นเวลาหลายปีปัจจุบัน Camtek, KLA และ Onto Innovation จำหน่ายระบบตรวจสอบด้วยแสงสำหรับบรรจุภัณฑ์“ การตรวจสอบด้วยแสงใช้เพื่อค้นหาข้อบกพร่องที่ชัดเจนหรือข้อบกพร่องแฝงที่อาจเกิดขึ้นซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อผลผลิตได้” Stephen Hiebert ผู้อำนวยการอาวุโสฝ่ายการตลาดของ KLA กล่าว
ในการดำเนินการบรรจุภัณฑ์จะถูกแทรกในระบบการตรวจสอบด้วยแสงเหล่านี้ระหว่างขั้นตอนการผลิตแหล่งกำเนิดแสงจะส่องสว่างในระบบซึ่งจะถ่ายภาพของบรรจุภัณฑ์จากมุมที่แตกต่างกันเพื่อใช้ในการค้นหาข้อบกพร่อง
มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างการตรวจสอบด้วยแสงสำหรับชิปในโรงงานและบรรจุภัณฑ์ใน fab เครื่องมือตรวจสอบมีราคาแพงกว่าและใช้เพื่อค้นหาข้อบกพร่องในระดับนาโน
ในทางตรงกันข้ามข้อบกพร่องจะมีขนาดใหญ่กว่าในบรรจุภัณฑ์ดังนั้นการตรวจสอบด้วยแสงจึงใช้เพื่อค้นหาข้อบกพร่องในระดับไมครอนเครื่องมือเหล่านี้ใช้แหล่งกำเนิดแสงในช่วงที่มองเห็นได้ไม่ใช่แหล่ง DUV ระดับไฮเอนด์
อย่างไรก็ตามคลื่นลูกใหม่ของแพ็กเกจนำเสนอความท้าทายบางประการสำหรับเครื่องมือที่มีอยู่“ คุณมีกระบวนการบรรจุภัณฑ์เวเฟอร์ระดับ 3D-IC หรือพัดลมเอาต์เหล่านี้พวกมันซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆกระบวนการที่ซับซ้อนเหล่านี้ต้องการการพัฒนาที่ซับซ้อน” Hiebert กล่าว“ มีแนวโน้มอื่น ๆสิ่งที่ชัดเจนคือการปรับขนาดให้มากขึ้นคุณมีขนาดวิกฤตที่เล็กกว่าอาจเป็นเส้น / ช่องว่าง RDLอาจเป็นระยะห่างสำหรับสแต็ก 3 มิติเช่น microbump pitch หรือ hybrid bonding และ copper pad pitchในขณะที่การปรับขนาดยังคงดำเนินต่อไปความจำเป็นในการค้นหาประเภทข้อบกพร่องที่เล็กลงจึงเป็นสิ่งสำคัญ”
ยังมีข้อท้าทายที่สำคัญอื่น ๆตัวอย่างเช่นหากคุณมี bad die 1 ชิ้นในแพ็คเกจหนึ่งชิ้นแพคเกจทั้งหมดจะหายไป
เพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ผู้จำหน่ายจึงได้พัฒนาเครื่องมือตรวจสอบบรรจุภัณฑ์รุ่นใหม่ตัวอย่างเช่นการใช้แหล่งกำเนิดแสงในช่วงที่มองเห็นได้เครื่องมือตรวจสอบข้อบกพร่องล่าสุดของ KLA ใช้ทั้งเทคนิคในพื้นที่สว่างและมืดในการถ่ายภาพในพื้นที่สว่างแสงจะตกกระทบตัวอย่างและระบบจะรวบรวมแสงที่กระจัดกระจายจากวัตถุในการถ่ายภาพในสนามมืดแสงจะตกกระทบตัวอย่างจากมุมหนึ่ง
เครื่องมือของ KLA สามารถค้นหาข้อบกพร่องในมิติข้อมูลล่าสุดได้“ สำหรับบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงเรากำลังพูดถึงขนาดวิกฤตที่เรียงตามลำดับไมครอน” Hiebert กล่าว“ RDL อาจเป็นเส้นและช่องว่าง2μmลูกค้าขั้นสูงกำลังทำงานบนเส้นและพื้นที่1μmการตรวจหาข้อบกพร่องขนาดย่อยที่สำคัญยังคงสามารถทำได้ด้วยออปติคอล”
เครื่องมือใหม่ของ KLA ให้ความละเอียดและความไวเป็นสองเท่าของระบบก่อนหน้านอกจากนี้ยังสามารถกำหนดเป้าหมายพื้นที่การตรวจสอบที่เลือกเพื่อจับข้อบกพร่องที่หายากและรวมอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่อง
คนอื่น ๆ กำลังพัฒนาระบบที่ใช้แสงใหม่“ เราจะเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่เร็ว ๆ นี้สำหรับการตรวจสอบซับไมครอนความเร็วสูงและเทคโนโลยีใหม่สำหรับการลดเสียงรบกวนสำหรับโครงสร้างหลายชั้น” Damon Tsai ผู้อำนวยการฝ่ายจัดการผลิตภัณฑ์ตรวจสอบของ Onto กล่าว
เครื่องมือใหม่เหล่านี้จะกล่าวถึงเทคโนโลยียุคหน้าเช่นการเชื่อมด้วยทองแดงแบบไฮบริดโรงหล่อหลายแห่งกำลังพัฒนาสิ่งนี้สำหรับบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงยังคงอยู่ในการวิจัยและพัฒนาสแต็คและพันธะไฮบริดจะตายโดยใช้การเชื่อมต่อระหว่างทองแดงกับทองแดงให้แบนด์วิดท์มากขึ้นและใช้พลังงานต่ำกว่าวิธีการซ้อนและเชื่อมที่มีอยู่
“ เราเห็นพัฒนาการของพันธะไฮบริดซึ่งรวมถึงชิปกับเวเฟอร์และเวเฟอร์ - ทู - เวเฟอร์ที่มีการขว้าง I / O ลงไปที่3μmและต่ำกว่าสิ่งนี้ต้องการความไวต่อข้อบกพร่องย่อยไมครอนการวัดซีดี TSV <10μmสำหรับการควบคุมการซ้อนทับและการตรวจสอบ 3D ความสูงของการกระแทก <10μm "ไจ๋กล่าว
ความซับซ้อนของแพ็คเกจขั้นสูงในปัจจุบันต้องใช้เครื่องมือเทคโนโลยีการตรวจสอบประเภทอื่น ๆตัวอย่างเช่นเครื่องมือออพติคอลมีความรวดเร็วและใช้เพื่อค้นหาข้อบกพร่องของพื้นผิว แต่โดยทั่วไปไม่สามารถมองเห็นโครงสร้างที่ถูกฝังไว้ได้
นี่คือจุดที่เหมาะกับการตรวจเอ็กซ์เรย์เทคโนโลยีนี้สามารถดูโครงสร้างที่ถูกฝังไว้ด้วยความละเอียดสูงในตลาดนี้ผู้ขายหลายรายกำลังเพิ่มเครื่องมือตรวจสอบเอ็กซ์เรย์ใหม่สำหรับบรรจุภัณฑ์
ข้อเสียเปรียบของ X-ray คือความเร็วอย่างไรก็ตามเอ็กซ์เรย์และออปติคอลเป็นส่วนเสริมและทั้งสองอย่างถูกใช้โดยโรงบรรจุภัณฑ์
SVXR ได้พัฒนาระบบโดยใช้เทคโนโลยี High Resolution Automated X-ray Inspection (HR-AXI) เพื่อเร่งกระบวนการเอ็กซ์เรย์ระบบนี้มีเป้าหมายเพื่อการตรวจสอบบรรจุภัณฑ์ในสายการผลิตที่รวดเร็วนอกจากนี้ยังใช้แมชชีนเลิร์นนิงในการตรวจจับข้อบกพร่อง
“ เอ็กซ์เรย์สามารถมองทะลุโลหะได้เครื่องมือออปติคัลสามารถมองผ่านไดอิเล็กทริกหรือพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าเท่านั้นหากคุณต้องการเห็นช่องว่างระหว่างโลหะสองชิ้นหรือมีรอยแยกเล็กน้อยที่อินเทอร์เฟซเครื่องมือออพติคอลมีจำนวน จำกัด ” Brennan Peterson ผู้อำนวยการฝ่ายกลยุทธ์ของ SVXR กล่าว“ โดยพื้นฐานแล้วเราสามารถเห็นโลหะที่มีข้อบกพร่องที่แท้จริงเกิดขึ้นสิ่งที่เชื่อมโยงกันที่อินเทอร์เฟซพวกเขาไม่ผูกมัดที่สถานะไดอิเล็กทริกนั่นเป็นพื้นฐานที่ทำให้ X-ray ได้เปรียบคุณสามารถดูสิ่งที่สำคัญในการเชื่อมต่อจากนั้นคุณสามารถใช้ข้อมูลนั้นเพื่อปรับปรุงให้ดีขึ้น”
ยังมีประเด็นอื่น ๆตัวอย่างเช่นแพคเกจขั้นสูงมีการกระแทกจำนวนมากโดยมีข้อต่อบัดกรีฝังที่ยากต่อการมองเห็นสำหรับแอปพลิเคชันนี้เครื่องมือตรวจเอ็กซ์เรย์ที่รวดเร็วเหมาะอย่างยิ่งที่นี่
ในขณะเดียวกันบางแห่งกำลังพัฒนาอุปกรณ์ตรวจสอบที่แตกต่างกันเพื่อรับมือกับความท้าทายอื่น ๆ“ บรรจุภัณฑ์ขั้นสูงประกอบด้วยการกำหนดค่าต่างๆของชิปตัวเดียวหรือหลายตัวตัวประสานชิปพลิกและวัสดุพิมพ์” Tim Skunes รองประธานฝ่ายวิจัยและพัฒนาของ CyberOptics กล่าว“ โดยทั่วไปแล้วพวกเขาอาศัยรูปแบบของการกระแทกเพื่อสร้างการเชื่อมต่อแนวตั้งระหว่างส่วนประกอบเหล่านี้การกระแทกอาจเป็นลูกประสานเสาทองแดงหรือไมโครบัมพ์ในขณะที่การเชื่อมต่อแนวนอนภายในบรรจุภัณฑ์จะทำโดยเส้นแจกจ่ายซ้ำสิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับขนาดคุณสมบัติตั้งแต่ 10µm ถึง 100µmเนื่องจากกระบวนการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงและคุณสมบัติที่สร้างขึ้นมีขนาดเล็กลงและซับซ้อนมากขึ้นความจำเป็นในการควบคุมกระบวนการที่มีประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้นความต้องการนี้เพิ่มขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่ากระบวนการเหล่านี้ใช้แม่พิมพ์ที่มีราคาแพงซึ่งเป็นที่รู้จักซึ่งทำให้ต้นทุนของความล้มเหลวสูงมาก”
ด้วยเหตุนี้ CyberOptics จึงได้พัฒนาหน่วยตรวจสอบ / มาตรวิทยาโดยอาศัยรูปแบบการกะระยะเทคโนโลยีของ CyberOptics เรียกว่า Multi-Reflection Suppression (MRS) ให้การตรวจสอบแบบ 2 มิติและ 3 มิติสำหรับความสูงของการกระแทกความแตกต่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางและรูปร่างเทคโนโลยี MRS ได้รับการออกแบบมาเพื่อระงับข้อผิดพลาดที่เกิดจากการสะท้อนแสงหลายจุดจากพื้นผิวมันวาวและเป็นพิเศษในบรรจุภัณฑ์
ยิ่งไปกว่านั้นอาจต้องใช้ลักษณะภูมิประเทศความสูงของขั้นความหยาบความหนาของชั้นและพารามิเตอร์อื่น ๆ สำหรับแพ็คเกจขั้นสูง“ กระบวนการผลิตบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงทำให้เกิดการวัดแบบใหม่มากมายตัวอย่างเช่นการวัดเวเฟอร์โบว์และการบิดงอหลังจากการวัดการซ้อนกันการวัดความผิดปกติของการชนกันและ TSV เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนเพื่อช่วยลดต้นทุนการผลิตโดยรวมของบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงมาตรวิทยาแบบไฮบริดจึงมีความสำคัญโดยทำการวัดและตรวจสอบหลายรายการพร้อมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต” Thomas Fries ผู้จัดการทั่วไปของหน่วย FRT ของ FormFactor ผู้จัดหาเครื่องมือวัดพื้นผิว 3 มิติกล่าว
สรุป
หากยังไม่เพียงพอหีบห่ออาจต้องมีการตรวจสอบมากขึ้นในระหว่างการไหลเช่นอุปกรณ์คัดแยกแม่พิมพ์ใหม่ด้วยการใช้การตรวจสอบด้วยแสงและอินฟราเรดขั้นสูงระบบเหล่านี้จะทำการตรวจสอบและคัดแยกแม่พิมพ์หลังจากทดสอบและหั่นสี่เหลี่ยมลูกเต๋า
อย่างไรก็ตามบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงยังคงอยู่และมีความสำคัญมากขึ้นChiplets ยังเป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามองทั้งคู่อาจเปลี่ยนแนว
“ มีการนำเทคโนโลยีเหล่านี้มาใช้อย่างรวดเร็วซึ่งเร็วกว่าที่เราคาดการณ์ไว้จริงๆเราคาดว่าสิ่งนี้จะดำเนินต่อไปในปีหน้าเช่นกัน” Vandewalle ของ KLA กล่าว (บทความจากอินเทอร์เน็ต)
