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20211014_DForum智慧車與車聯網論壇

【專家觀點】揭密紫光雷射法 突破半導體的檢測瓶頸

半導體檢測挑戰加劇,各大AOI檢測設備業者也積極地尋找新的解決方案。Sick

半導體前段檢測中屬於裸晶類型的產品,基於特殊的表面反光性質而使得檢測流程具有一定困難度,為此各大AOI檢測設備業者也積極地尋找新的解決方案。

在半導體檢測中,往往因不同表面性質的基板而造成檢測上的誤差,台灣西克因此首創「紫光三角法」,突破傳統3D線雷射檢測瓶頸與In-Line的全檢需求,協助許多國內外AOI設備廠家解開晶圓微凸塊的檢測瓶頸。

IC晶片持續縮小 缺陷檢測變得越來越困難

我們手中最常用的iPhone,裡面包含了數百顆常用的小型IC,這些小型IC在組裝前都需要確保品質正常。那麼,檢測的難度又在哪呢?

在每一支手機裡,有數百顆IC,而每個IC中又存在著數百萬顆微型凸塊(Bumping),這些微凸塊其實就是在元件堆疊的過程中,用來作為上下層電訊號導通的接點,倘若微凸塊過大或過小,或是產生壓傷或是缺角,都會使得後端電子傳遞效果不佳,造成製程的巨額損失,因而對於微凸塊的檢測,便顯得相當重要。

這麼多的微米級凸塊,過往只能在小型Off-line量測儀中進行檢測,非常難直接落實到產線應用中,原因就在於,速度與檢測尺寸上無法突破。可以說,隨著IC晶片的尺寸持續縮小,檢測IC封裝中所有的缺陷將變得越來越困難,半導體封測廠面臨莫爾定律(Moore’s Law)所丟出的戰帖,這並非單單抽檢,而是100%的全檢需求。”

模組化的產品在微距世界中逐漸失去創新

由於使用便利性的因素,規模較小的業者會選擇市場上已配套完成的「三角法模組」,但由於角度與光學元件的侷限性,在高度50um以下的尺寸,這種手法會開始失真與變形,即便使用軟體進行優化,也無法回歸到最真實的準度。

再者,現在流行於市場中的三角量測技術,99%都是已模組化的產品,在微距世界中,逐漸失去了創新的可能性。

為了改善傳統3D線雷射的檢測瓶頸,台灣西克首創將紫光雷射三角法運用在半導體封裝檢測流程中。

事實上,「紫光」在面對半導體產品時,有非常穩定的光斑(Light Spot),透過紫光極短波長的特性,當其附著在高反射的物件上時,效果穩定度遠遠高過其他可見光的3~5倍,並經由特殊旋轉角,來解決遮蔽等問題,這樣的技術非常適合現今半導體AOI設備商來做使用。

檢測晶圓凸塊的流程對半導體製程良率來說非常重要,如上述所提,只要一個金屬連結產生壓傷或是缺角,就會造成未來製程上的巨額損失。

舉一個在業界常見的記憶模組封裝案例HBM(High Bandwidth Memory),此封裝中常見凸塊節點的導通案例:錫鉛凸塊(solder bumps)轉移。

目前有不同的錫鉛凸塊技術可運用在量產上,這些技術包括了電鍍、銲膏刷印、蒸鍍與銲球直接黏著等方式。覆晶封裝(Flip Chip in Package;FCiP)則需要在很密的間距(pitch)中,產生很多小型凸塊,而晶圓級晶片尺寸封裝(Wafer Level Chip Scale Packaging;WLCSP)一般只需要在較大的間距內,具有眾多的錫鉛凸塊。

覆晶技術(Flip Chip)已成為元件構裝技術的主流之一,不論是那一種覆晶技術,凸塊的製作是不可或缺的,為了因應環保議題,甚至發展到無鉛凸塊(Lead Free Solder)。隨著半導體技術的發展及產品功能的多樣化,元件構裝技術的種類也越來越多變,以符合不同的需求。


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