独特的TwinRevolve放置技术实现倒装芯片大批量装配

撰写人: Boudewijn van Blokland，贴片产品经理兼副总监

在设计上，倒装芯片通常比引线键合芯片更适合用于高性能电子电路。短而粗的铜柱取代了长而细且相对脆弱的焊线。这使得芯片在高频性能、功率耗散、热传导、芯片与封装面积比和可靠性方面都有了质的飞跃。 

尽管倒装芯片具有低引脚数封装的优点，但由于倒装芯片器件组装困难且成本相对较高，因此倒装芯片的应用非常有限。目前的倒装芯片装配流程包括从晶片上拾取、倒装、施加助焊剂、浸焊，然后放置。这就要求实现精细且精确的操作，因此器件组装的速度实际上很慢，只能达到12,000个器件/小时。对于较小的芯片，速度则更慢，因为将芯片浸入助焊剂并取出只能以相对较慢的速度进行。每天需要生产超过100万个器件的大批量制造商需要多台机器全天候运作，这就需要大量投资。 

ITEC的ADAT3 XF TwinRevolve倒装芯片贴片机能够以60,000个器件/小时的速度全天候运行，每周可组装超过800万个器件。一台TwinRevolve倒装芯片贴片机可取代五台传统机器，彻底改变了倒装芯片组装。它仅需原工厂面积的五分之一，相应地减少了维护工作，缩短了操作工时，节省了备件、工具运输和能源成本。同时意味着碳足迹更少，总体拥有成本 (TCOO) 也大大降低。 

相较于传统线性贴装头采取的启停运动，我们的设计采用的是两个同步的旋转头（“TwinRevolve”）。单次“拾取、翻转和放置芯片”的流程速度超过16个芯片/秒，动作平稳可控，可达到60,000个器件/小时的处理速度。圆周运动意味着惯性和振动更小，因此精度与以前的机器相似（在3σ下优于12 μm），但速度更高。 

这些设备可组装多达约100个引脚的器件，让IDM（集成器件制造商）和OSAT（外包半导体组装和测试）能够扩大其倒装芯片产能，甚至将其大批量引线键合产品升级为新一代产品。 

在倒装芯片中，使用的相对较厚的铜柱相较于于传统的引线键合，其连接电阻、寄生电容和寄生电感仅占很小一部分。这可以减少信号衰减和电磁干扰 (EMI)，从而提高电气性能。反过来，这又意味着能够实现更高的电路速度。 

铜柱的热阻几乎可以忽略不计，消除了与引线键合相关的（少量）热损耗，由于热传导更佳，因此允许更高的功率耗散：这对高功率应用而言至关重要。它还能消除断线/垂线、焊线松垂和焊线翘起等引线键合故障，从而提高可靠性。 

由于不需要从芯片到引脚/焊片位置的引线长度，去掉引线还能增加可用封装空间。因此，更高的互连密度使得在相同的封装尺寸内可以容纳更多的硅片区域或实现更多功能。

图：第一个旋转头负责拾取和放置非翻转芯片，然后将翻转芯片传递给第二个旋转头进行放置。 

具备全伺服控制的焊接力度/拾取力度和自动诊断功能，可以检查机器的健康状态。可添加一台独立的助焊剂丝网印刷机作为联机设置，在输入端连接丝网印刷机，在输出端连接回流炉。此外，TwinRevolve还可以作为带胶条卡匣输入/输出的独立工具运行。 

可选与助焊剂相关的检测包括胶滴大小和形状以及相对于铜柱尺寸的覆盖率。该选项在胶条被传送至贴装梭之前的检测梭上实施，在贴装梭上，实际的翻转芯片会在非常低的粘合力下被放置到助焊剂中。XF TwinRevolve通过E-142胶条ID协议处理胶条信息，从而确保每一个芯片以及所用助焊剂的全面可追溯性。 

TwinRevolve上的关键工艺点设有五个高分辨率（高达500万像素）摄像头，有助于对操作进行严密控制。它可以监测助焊剂涂布尺寸、预拾取状态、凸点尺寸、顶面修琢以及背面的旋转和修琢。所有这些都可以在不降低速度的情况下实现监测。可以通过贴装图像来检测XYR轴和修琢情况。也可选择安装侧面检测。 

芯片贴装机可采用多种引线框架，例如QFN、DFN、HVQFN、SOT、SO、TSSOP和LGA。因此，它同时支持无引脚和有引脚封装，还可选择直接在引脚上粘接芯片。该机器可处理100x300 mm尺寸的胶条。

自动化操作是让机器在“未来工厂”中运作的下一阶段。鉴于该机器的紧凑型设计以及能够替代多台倒装芯片贴片机的能力，它们将特别适用于未来的生产环境。 

可接受200至300 mm（8至12英寸）的晶圆。还可以通过更多选项连接AGV AMR或OHT胶条卡匣自动加载机（出/入）以处理卡匣，并可选择支持E142衬底映射。该贴片机具有配备条形码读卡器的晶圆自动更换装置，并且具有芯片完全可追溯性、自动配方下载和SECS/GEM接口。 

与ITEC的ADAT3 XF (eXtended Flexibility) 系列中的其他芯片贴片机和裸片分类器一样，该新款倒装芯片贴片机采用模块化设计，并且可进行现场升级，因此使用寿命更长，有效支持长期持续工作。拾取放置操作超过1,000亿次/年，因此ITEC是大批量生产的首选供应商。

如需进一步了解ITEC ADAT3 XF TwinRevolve，请联系我们：salesmarketing@itecequipment.com。

ITEC总部位于荷兰奈梅亨，是一家专门从事半导体大批量生产的后端半导体设备制造商。ITEC提供最高生产率水平的组装、测试、检测和智能制造平台，支持从小信号器件到功率MOS器件的大批量制造。 

ITEC植根于半导体制造行业，作为飞利浦和Nexperia的合作伙伴，我们将自动化专业知识与30多年以来处于先进水平的设备结合在一起。2021年，ITEC成为独立的法人实体。更多详情，请访问我们的网站www.itecequipment.com。 

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