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线焊技术在芯片互联中的“非同小可”

2020/08/23
330
阅读需 11 分钟
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封装大家都不陌生,其最初的定义就是保护电路芯片免受周围环境的影响,而其中一个重要的步骤就是线焊工艺。

本期我们邀请了 Kulilcke&Soffa 简称(K&S)资深技术方案经理范凯先生来分享关于线焊工艺在芯片互联中的应用和发展前景。

 

芯片揭秘主播幻实(左)对话
Kulilcke&Soffa 资深技术方案经理范凯先生

以下由采访内容整理
感谢 SEMI 的大力支持

本期话题
1. 线焊技术和芯片互联的关系

2. 利用技术优势进行后程发力的可行性

3. 对国内线焊技术的展望

线焊技术和芯片互联的关系

幻实(主播)
芯片的生产过程主要包括设计,制造,封装和测试,而作为芯片封装设备和材料的领军供应商 Kulicke& Soffa,大家可能知道的不太多。您给我们讲一讲 K&S 主要的一些产品以及近期你们有哪些新技术的运用。

范凯(嘉宾)
K&S 成立于 1951 年,是一家集半导体、LED 和电子封装设备设计和制造为一体的厂商,致力于为全球汽车、消费电子、通讯、计算机和工业等领域提供领先的半导体封装和电子装配解决方案。

我们当前的总部在新加坡,美国、欧洲、新加坡、中国等地有八个研发中心、全球有五个制造中心。

在中国,我们在上海和苏州建立了销售技术服务团队和材料工厂,K&S 是芯片互联技术的供应商,所以我们主要的产品是设备和材料。

幻实(主播)
您提到了 K&S 是一个全球化的公司,有布点有整合,刚刚也提到了芯片互联技术方案,能给我们科普一下芯片互联是指什么?

范凯(嘉宾)
一大部分是线焊,就是用焊线把芯片和基板或者是条带互联起来,看似比较“简单”,但却十分成熟可靠的一个互联技术。另外还有 Flip Chip、扇出晶圆、TSV 等先进封装技术。

幻实(主播)
很多人觉得线焊听起来容易理解成“焊板子”,好像是一个很传统很手工的过程,所以您能介绍一下现在的线焊行业已经发展到什么样子了?

范凯(嘉宾)
其实线焊在外行看起来是比较简单,比较轻松的一个技术,但实际上在半导体封装领域后端的一些工艺应用里面线焊技术不仅是最难的,而且是最有挑战性的。

针对线焊,第一点做球焊,第二点是锲焊,然后中间是线弧,结合芯片互联的一些应用条件,相关于一焊点、线弧、二焊点的可靠性要求,针对不同的产品的封装形式会衍生出很多的技术应用。

如果对技术感兴趣,愿意学,其实这是很有乐趣的一个技术领域。

 

K&S LED 焊线机 UltraLux
(图源:嘉宾提供)

幻实(主播)
你们的客户都来自哪些领域?

范凯(嘉宾)
我们客户涉猎比较广,因为半导体后端的封装里面只要是用到传统封装的技术,都会用到我们的线焊技术。高端的有 IC 的产品,也有低脚数的功率器件,也有我们今年主推的这款针对发光二极管 LED 进行简单产品互联应用的设备 ULTRALUX。

幻实(主播)
你们提供的这种线焊技术在目前市场中有哪些优势?

范凯(嘉宾)
我们是以技术为导向做产品的配套方案,所以客户对于线焊技术有最直观的几点需求。

首先是成本。芯片的密度越高代表客户对单位密度内的线焊要求也越来越高。

其次,在保证高速、低成本的方案条件下,又要保证高可靠性。

我们这个技术虽然是线焊,但我们称呼它为球焊技术。

第一焊点是在芯片上焊一个焊球,第二焊点是一个像鱼尾形状的,我们叫 Stitch。两个点既要保证焊接的稳定性,又要保证可靠性,确保芯片的实际工况,所以说对技术要求比较高。

幻实(主播)
芯片集成度越高对技术的要求就越高,那我们有没有什么特殊的手段去应对这个挑战。

范凯(嘉宾)
首先我们会把线焊的技术做得更加精细化,比如用户为了把焊球焊牢,为了控制粘性,保证可靠性,对于球跟焊盘的介质面的均整度等一些相关的要求,我们会根据工艺情境和客户需求做一些定制化的方案。

设备的精度,稳定性,以及在持续作业上面的一些可操作性都非常重要,在工艺窗口很小的情况下为了达到一个稳定工艺条件,有时会带来一些运行过程中的故障,所以说我们是从多方面来保证客户对产品的高可靠性,高稳定性的要求。

幻实(主播)
从实际需求出发,多种手段来解决客户对产品的问题,的确是很大的优势。

利用技术优势进行后程发力的可行性

幻实(主播)
这次在 SEMICON CHINA 2020 新技术发布会上你们推出了一款新的设备,能不能给我们讲解一下是针对哪些方面?

范凯(嘉宾)
K&S 的大多数用户了解和熟知的是我们芯片线焊的设备,而我们今年推出的一款设备是专门针对 LED 产品的。

LED 设备主要的客户更在乎的是一些关投资成本和运营成本方面的管控,所以我们对产品的成本控制非常重视。

我们也会针对 LED 产品的一些用户要求,利用技术上面的优势,使我们的产品使用起来既智能又简便。

加上我们能满足客户高效能,快速进入市场的需求,在保证高技术高可靠性的同时给客户带来更好的一个产品支持方案。

幻实(主播)
LED 市场热度似乎很高,不知道你们作为从业者如何看待今后的发展。

范凯(嘉宾)
虽然今年受到疫情影响有放缓的迹象,但总体上 LED 在中国的发展趋势非常好。

我们预测未来 5 年会有 13%的年复合增长率,这个市场非常大,因此在我们中国是非常有前景的产业。

 

LED 市场规模趋势图
(图源:LEDinside)

幻实(主播)
对于这样的一个市场,你们给自己设了一个什么样的目标,想在这个行业中扮演什么样的角色?

范凯(嘉宾)
在线焊领域,我们一直是行业的领导者,而且我们的线焊设备是市占率最高的,占到全球的 60%以上,所以要做就要争取做到最好。

K&S 之前技术起步是以高性能高端半导体产品为主的,我们在 2008 年才进入 LED 市场,但是由于 K&S 的技术优势,虽然是后程发力,但目前已经在 LED 的市占率达到三成以上,所以说我们的目标是尽力把 LED 这个市场也做到最好,争取做到行业的领导者的地位。

幻实(主播)
感觉 K&S“降维打击”般的技术优势完全可以达到这个程度。

范凯(嘉宾)
因为我们的技术可以保证我们在面对客户的需求时在产品发布上更有针对性,可以做得更好。

对国内线焊技术的展望

幻实(主播)
今年也是一个特别不平凡的一年,疫情之后,这个行业也可能发生了一些调整,不知道您观察下来市场有没有什么变化?

范凯(嘉宾)
今年因为全球疫情的原因,所有终端需求和生产制造的进度放缓,对整个芯片行业对半导体行业影响都比较大。

我们设备供应商的直观感受就是客户的需求在减小,制造行业的用户一般都会做一些预防性的库存,但今年大家对投资都比较谨慎。

幻实(主播)
对你们今年开展的业务来说,目前受到的影响大不大?国内的市场变化怎么样?

范凯(嘉宾)
在 5 月份之前的业务还是可以的,在 6 月份以后似乎有一些减缓的迹象,9 月份之前我们都保持谨慎的态度,根据疫情的恢复状态,判断年底或者是明年会有较大恢复,从长远来说前景还是不错的。

幻实(主播)
您在行业内深耕了那么多年,对于想进入这个行业的人才有没有具体的要求,能不能给我们一些建议。

范凯(嘉宾)
因为我是学交通工程的而不是学电的,机缘巧合下进入这个行业,参与到半导体芯片的发展洪流中。从普通的工程师一直做到技术方案经理到现在的产品支持,所以说只要是理工类的学生,有认真的学习态度,逻辑性思维比较缜密,都是可以尝试从事这个领域的。

 

 

LED 产品的线弧技术
(图源:嘉宾提供)

幻实(主播)
看来您已经乐在其中了。

从事这个行业数十年,你有没有觉得特别辛苦的时刻?

范凯(嘉宾)
因为芯片行业的节奏总体是很快的,国内半导体行业更是发展迅速。我们从业人员经验越丰富,就越能带动和把控好这样的节奏,虽然辛苦但是一直在快速前进。

幻实(主播)
最后,您作为产业从业者的代表对行业未来有什么样的期许?

范凯(嘉宾)
利用我们的经验满足客户,针对他们的新产品新市场提供最好的方案,让国内的半导体产业在走上全球化的道路上越发成熟,健全和具有竞争力,我们一定会做到最好。

幻实说
半导体制造领域没有哪个环节是能一蹴而就的,即使是像线焊这种既基础又传统的工艺依然需要长期的经验积累和技术创新,每一步都需要沉下心去打磨自身,不断优化技术,这种精益求精的精神感染和打动了我。

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