Peralatan perakitan semikonduktor

Jenis-jenis Peralatan Perakitan Semikonduktor

Istilah <strong>peralatan perakitan semikonduktor</strong> mengacu pada berbagai peralatan perakitan yang membantu dalam pembuatan perangkat semikonduktor seperti chip memori, mikroprosesor, dan sirkuit terpadu. Menurut statistik, pasar layanan perakitan dan pengujian semikonduktor (SATS) global bernilai US$60,23 miliar dan diperkirakan akan tumbuh pada CAGR sebesar 6,3% selama periode perkiraan untuk mencapai US$106,63 miliar pada tahun 2030.

Beberapa jenis peralatan perakitan semikonduktor yang populer adalah sebagai berikut:

• Penempel Die: Mesin penempel die atau Die-attach menempatkan die/chip semikonduktor ke substrat atau paket. Ini secara tepat memposisikan dan menempelkan die menggunakan perekat atau solder.
• Penempel Kawat: Penempel kawat membuat koneksi listrik antara die semikonduktor dan paket/antarmuka menggunakan kawat halus. Mereka mengikat kawat logam (biasanya emas, perak, atau tembaga) ke bantalan pada die dan paket.
• Penempel Laser: Penempel laser juga membuat koneksi listrik, tetapi mereka menggunakan teknologi laser untuk mengikat benjolan logam pada die semikonduktor ke paket. Pengikatan laser dapat memberikan koneksi tahanan rendah, kecepatan tinggi.
• Pembuatan Uji: Dalam perakitan semikonduktor, pengujian memastikan fungsionalitas dan kualitas yang tepat. Berbagai pengujian dilakukan, termasuk pengujian listrik, inspeksi visual, dan inspeksi optik otomatis (AOI). Ini dilakukan menggunakan peralatan pengujian khusus.
• Penempel Flip-Chip: Penempel flip-chip mirip dengan penempel die, tetapi mereka menempelkan chip yang dibalikkan ke substrat. Mereka menggunakan benjolan solder dan platform panas untuk membuat koneksi.
• Penempel Kremasi: Penempel ini menempelkan benjolan solder yang dikremasi (atau direfluks) pada wafer atau substrat menggunakan siklus pemanasan dan pendinginan yang terkontrol.
• Sistem Penempatan Die dan Dispensing Underfill: Sistem ini mengeluarkan perekat dan bahan underfill dalam perakitan semikonduktor. Mereka secara tepat mendepositkan material cair untuk menempelkan die atau mengisi celah, memastikan ikatan yang kuat dan melindungi komponen.
• Penempel Wafer: Mesin Penempel Wafer mengikat dua wafer bersama-sama, biasanya untuk integrasi 3D atau integrasi heterogen. Mereka menggunakan teknik seperti pengikatan langsung, pengikatan perekat, atau pengikatan hibrida.
• Alat Inspeksi dan Metrologi: Alat ini digunakan untuk memeriksa dan mengukur perakitan semikonduktor. Mereka termasuk mikroskop elektron pemindaian (SEM), mikroskop gaya atom (AFM), dan profiler stylus. Alat-alat ini memberikan data tentang kualitas perakitan, dimensi, dan fitur permukaan.
• Peralatan Pengemasan: Ini mengacu pada serangkaian mesin yang mengemas atau mengemas perangkat semikonduktor yang sudah jadi dalam selubung pelindung. Peralatan ini biasanya otomatis untuk efisiensi dan dapat menangani banyak jenis paket.

Perawatan dan Spesifikasi Peralatan Perakitan Semikonduktor

Untuk melakukan tugas perakitan chip dan transistor secara efisien, peralatan perakitan semikonduktor berikut secara teratur dipelihara dan memiliki spesifikasi yang berbeda.

• Penempel die

  Penempel die biasanya dilengkapi dengan platform penempelan tipe meja atau gantry yang dapat mengakomodasi wafer atau die tunggal dari berbagai ukuran, umumnya antara 1 inci x 1 inci hingga 12 inci x 6 inci. Mereka memiliki sistem penglihatan untuk penyelarasan yang tepat, dan akurasinya berada dalam beberapa mikron. Kecepatan dapat bervariasi dari 1.000 hingga 5.000 ikatan per jam, tergantung pada mesinnya.

  Penempel die harus dibersihkan secara berkala untuk mencegah penumpukan debu dan kotoran. Proses pembersihan harus mencakup penyedotan debu atau tiupan untuk menghilangkan partikel lepas, diikuti dengan pembersihan basah dengan pelarut yang sesuai dan kain bebas serat. Setelah dibersihkan, peralatan harus dikeringkan secara menyeluruh untuk menghindari residu, dan komponen kritis seperti kamera penyelarasan dan alat pengambilan dan penempatan harus diperiksa dan dikalibrasi secara teratur untuk menjaga penempatan die dan penyelarasan ikatan yang akurat. Selain itu, pengguna harus membuat daftar periksa parameter operasional penempel die untuk menyertakan suhu, kelembapan, dan gaya ikatan, dan kepatuhan terhadap daftar periksa dapat mengoptimalkan kualitas ikatan dan hasil.

• Penempatan Die

  Spesifikasi penting untuk penempatan die adalah akurasi, teknologi dispensing, kemampuan integrasi, dan kontrol lingkungan. Mengenai akurasi, peralatan penempatan die harus secara efektif menempatkan die dengan kemampuan pengulangan dan presisi, terutama untuk perangkat semikonduktor skala kecil, kompleksitas tinggi. Lebih lanjut, peralatan penempatan die harus menggunakan teknik dispensing seperti tinta jet, dan laser atau dispensing berbasis pin untuk mengakomodasi berbagai ukuran die, substrat, dan jenis perekat. Selain itu, peralatan penempatan die harus terintegrasi dengan proses pengemasan lainnya seperti penempelan die, penempelan kawat, dan enkapsulasi untuk menyederhanakan alur kerja perakitan secara keseluruhan, dan harus memiliki perkakas dan perlengkapan yang dapat disesuaikan untuk mengakomodasi berbagai perangkat dan substrat semikonduktor.

  Sistem penempatan die harus dibersihkan secara teratur untuk mempertahankan kinerja optimal, penempatan die yang tepat, dan akurasi dispensing perekat. Pengguna harus membersihkan alat penempatan die dengan menghilangkan perekat residu dan kontaminan untuk menghindari kontaminasi silang antar batch dan memastikan hasil yang dapat direproduksi. Selain itu, komponen utama dari sistem penempatan die, seperti alat pengambilan dan penempatan, nozzle dispensing, dan sistem penyelarasan, harus dikalibrasi secara berkala. Pengguna harus memantau parameter proses kritis seperti suhu, kelembapan, dan sifat perekat, yang diketahui memengaruhi adhesi dan akurasi penyelarasan, dan mendokumentasikan dan melacak proses penempatan die untuk kontrol kualitas yang lebih baik, pelacakan, dan pemecahan masalah jika diperlukan.

• Penempel Kawat

  Penempel kawat dirancang untuk menangani kawat ikatan dari berbagai bahan dan ukuran, seperti emas, aluminium, atau tembaga, dengan diameter tipikal antara 15 dan 50 mikron. Mereka memiliki mekanisme penempelan dengan kapiler yang ditukar secara otomatis dan teknik penempelan ikatan bola, ikatan baji, atau penempelan termokompresi. Kecepatan penempel kawat bervariasi dari 2.000 hingga 10.000 ikatan per jam tergantung pada jenis, ukuran, dan konfigurasi perangkat semikonduktor.

  Untuk kenyamanan dalam pelatihan penempel kawat, produksi, dan pemeliharaan, pengguna mungkin perlu membuat prosedur operasi standar (SOP) untuk memastikan konsistensi, kemampuan pengulangan, dan kepatuhan terhadap praktik terbaik. SOP harus mencakup penggunaan yang tepat, pembersihan, dan pemeliharaan penempel kawat, termasuk teknik khusus untuk penempelan, penanganan kapiler, dan praktik umpan kawat. Selain itu, seperti peralatan lainnya, penempel kawat harus dibersihkan secara berkala untuk menjaga kualitas penempelan dan mencegah kontaminasi. Pembersihan penempel kawat meliputi penghilangan sisa kawat ikatan dan melakukan pemeliharaan rutin untuk mencegah waktu henti peralatan. Peralatan juga harus dikalibrasi untuk memastikan parameter penempelan yang tepat seperti gaya, daya ultrasonik, dan waktu dijaga.

• Mesin Penempelan Die dan Penempelan Kawat

  Mesin penempelan die dan penempelan kawat atau penempel kawat umumnya memiliki jenis otomatisasi (lengan robot, gantry, atau otomatisasi khusus) dan metode penempelan (penempelan bola, penempelan baji, dan penempelan termokompresi). Mesin ini memiliki sistem penyelarasan dengan sistem Optik/Penglihatan atau berbasis laser untuk penempatan die dan penyelarasan kawat yang akurat. Presisi penempelan die berada dalam tingkat mikron, dan kecepatan mesin dapat bervariasi dari ratusan hingga ribuan ikatan per jam.

  Jika semua komponen dalam mesin penempelan die dan penempelan kawat akan berfungsi untuk waktu yang lama, mereka harus dilindungi, dan ini dilakukan dengan menutupinya dengan penutup debu atau penyimpanan saat mesin tidak digunakan. Peralatan harus dilindungi dari lonjakan daya atau kesalahan listrik dengan menggunakan Uninterruptible Power Supply (UPS) atau Surge Protectors selama pengaturan dan kalibrasi, dan parameter penempelan, offset penyelarasan, dan resep harus disimpan dan secara teratur dicadangkan.

Skenario Peralatan Perakitan Semikonduktor

Tanpa peralatan perakitan semikonduktor, fungsi teknologi modern yang tepat tidak akan mungkin terjadi. Untuk memulai, peralatan penting seperti sistem transfer die sangat dibutuhkan oleh pekerja ahli industri yang mengawasi semua fungsinya - karena perangkat ini memungkinkan mereka untuk mempertahankan relevansinya di dunia yang semakin digital.

Lini produksi smartphone sangat bergantung pada peralatan perakitan semikonduktor, khususnya mesin pick-and-place, untuk secara efisien memasang chip semikonduktor ke papan sirkuit. Perangkat ini sangat penting untuk memastikan bahwa smartphone dapat mengikuti tuntutan konsumen seluler yang mengharapkan fitur dan fungsionalitas yang semakin canggih.

Munculnya Internet of Things (IoT) telah menyebabkan meningkatnya kebutuhan akan peralatan perakitan semikonduktor dalam perakitan sensor dan perangkat kecil yang terhubung. Perangkat ini biasanya memerlukan penempatan komponen semikonduktor yang tepat dan ringkas, yang dimungkinkan oleh peralatan seperti mesin pick-and-place semikonduktor dan mesin solder. Mesin solder sering digunakan untuk memastikan koneksi listrik dari komponen-komponen ini andal dan tahan lama.

Dalam industri otomotif, peralatan perakitan semikonduktor memainkan peran penting dalam produksi chip otomotif yang digunakan untuk berbagai aplikasi seperti sistem infotainment, sensor, dan unit kontrol mesin. Seiring industri otomotif terus mengadopsi teknologi yang lebih canggih dan menjadi semakin bergantung pada perangkat semikonduktor, permintaan akan metode perakitan yang tepat juga meningkat. Akibatnya, tren ini diperkirakan akan mendorong pasar peralatan perakitan semikonduktor otomotif.

Perakitan semikonduktor berkinerja tinggi sangat penting untuk pengoperasian pusat data yang efisien, yang merupakan tulang punggung layanan komputasi awan. Semikonduktor ini memainkan peran kunci dalam memastikan bahwa server yang digunakan untuk penyimpanan data, pemrosesan, dan manajemen dapat berfungsi secara optimal. Untuk memfasilitasi hal ini, peralatan perakitan semikonduktor digunakan untuk merakit dan mengemas semikonduktor, sehingga memungkinkan pusat data untuk mendukung meningkatnya permintaan solusi komputasi awan.

Cara Memilih Peralatan Perakitan Semikonduktor

Memilih mesin perakitan semikonduktor yang sesuai mengharuskan pemeriksaan cermat terhadap berbagai elemen untuk menjamin keselarasan dengan persyaratan produksi, standar kualitas, dan kemajuan industri.

• Jenis dan fungsi:

  Beragam peralatan yang tersedia bisa jadi membingungkan. Bertujuan untuk peralatan yang dapat menangani berbagai tugas atau fokus pada jenis chip tertentu untuk meminimalkan kerumitan dan biaya. Perangkat serbaguna dapat memberikan fleksibilitas yang lebih besar, sementara perangkat khusus dapat menawarkan efektivitas dan kinerja yang lebih tinggi.

• Skala produksi:

  Alat perakitan melayani tujuan yang berbeda, seperti menangani produksi skala kecil secara efisien, melayani batch ukuran sedang, atau mengelola volume besar dengan biaya yang efektif. Pertimbangkan tujuan utama peralatan untuk memastikan bahwa peralatan dapat memenuhi kebutuhan langsung sambil memungkinkan skalabilitas potensial di masa depan.

• Fleksibilitas dan modularitas:

  Sistem fleksibel dapat dikonfigurasi ulang untuk mengakomodasi berbagai lini produk dengan cepat. Pengaturan modular memungkinkan penambahan atau penghapusan modul tertentu sebagai tanggapan terhadap perubahan permintaan manufaktur, sehingga memfasilitasi waktu penyelesaian yang lebih cepat dan adaptasi yang lebih baik terhadap variasi pasar.

• Otomasi:

  Nilailah tingkat otomatisasi yang dimasukkan dalam peralatan perakitan, termasuk fitur seperti robotika, sistem penglihatan mesin, dan penanganan material otomatis. Elemen otomatis seperti itu dapat secara signifikan meningkatkan produktivitas, mengurangi kesalahan, dan menyederhanakan proses operasional.

• Kualitas:

  Sangat penting untuk mendefinisikan apa yang dianggap sebagai kualitas dalam perangkat perakitan, baik itu berkaitan dengan keseluruhan bangunan, komponen yang digunakan, atau kalibrasi dan pengaturan yang digunakan selama perakitan, dan untuk membuat pilihan yang didasarkan pada pemahaman ini. Pilih perangkat yang menawarkan parameter yang dapat disesuaikan, kemampuan pemantauan yang komprehensif, dan sistem keterlacakan untuk analisis data real-time untuk menjaga standar kualitas tinggi di seluruh proses perakitan.

• Kemudahan pengoperasian:

  Pertimbangkan kemudahan penggunaan peralatan perakitan, termasuk kemampuan pengoperasian, antarmuka kontrol, dan persyaratan pelatihan. Kesesuaian yang tepat dan pemeliharaan yang sederhana membantu meminimalkan waktu henti dan meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.

Tanya Jawab

T1: Apa tujuan peralatan penempelan die dalam perakitan semikonduktor?

A1: Tujuan peralatan penempelan die dalam perakitan semikonduktor adalah untuk secara akurat memposisikan dan menempelkan die semikonduktor ke substrat atau rangka, memastikan adhesi dan penyelarasan yang baik untuk kinerja optimal.

T2: Apa saja beberapa tren dalam peralatan perakitan semikonduktor?

A2: Beberapa tren dalam peralatan perakitan semikonduktor mungkin termasuk meningkatnya popularitas solusi perakitan otomatis, adopsi alat perakitan miniatur dan presisi, munculnya peralatan perakitan cerdas dengan konektivitas IoT, dan permintaan akan peralatan perakitan yang kompatibel dengan berbagai teknologi semikonduktor.

T3: Apa fungsi peralatan penempelan kawat dalam perakitan semikonduktor?

A3: Fungsi peralatan penempelan kawat dalam perakitan semikonduktor adalah untuk membuat koneksi listrik yang aman antara die semikonduktor dan lead atau bantalan paket menggunakan kawat halus, memastikan konduktivitas listrik yang andal.

T4: Apa fungsi peralatan enkapsulasi dalam perakitan semikonduktor?

A4: Fungsi peralatan enkapsulasi dalam perakitan semikonduktor adalah untuk menerapkan bahan atau senyawa pelindung untuk menutup dan melindungi komponen yang dirakit, termasuk die semikonduktor, ikatan kawat, dan substrat, dari faktor lingkungan seperti kelembapan, debu, dan bahan kimia.