ASM nutzte die productronica 2017 um neben klassischem SMT-Equipment erstmals auch komplette Lösungsketten für Wafer Level SiP-Prozesse (System-in-Package) zu präsentieren. Bei diesem Advanced Packaging Verfahren werden Flip Chips und Bare Dies mit SMT-Komponenten zu ultrakompakten Systemen kombiniert. Das Verschmelzen von Prozessen aus der SMT- und Semiconductor-Industrie erfordert extrem präzise Druck- und Bestücklösungen sowie eine Reihe von Spezialmaschinen für Prozessschritte wie Molding, Singulation und Testing. Advanced Packaging und SiPs gelten als Schlüsseltechnologien, um die weiter wachsende Nachfrage nach extrem kompakten aber kostengünstigen Elektronikbaugruppen bedienen zu können. Mit der Präsentation kompletter Lösungsketten vereinfacht das Unternehmen interessierten SMT-Fertigern, OSATs und Semiconductor-Unternehmen den Einstieg in diesen attraktiven Wachstumsmarkt.
Additives E-Forming: Mehrstufige Schablonen mit feinsten Aperturen
Der Wafer-Level SiP-Prozess beginnt mit einem Mehrfach-Druck, bei dem Flux und Lotpaste sowie in einem speziellen Bumping-Prozess gezielt einzelne Lotkugeln (Solder Ball Dropping) auf waferförmige Substrate aufgebracht werden. Als Lösung zeigte das Unternehmen hier einen DEK Galaxy Drucker im Zusammenspiel mit DEK E-Form-Schablonen. Die mehrstufigen, extrem dünnen Schablonen werden im additiven Electro-Forming-Verfahren hergestellt, was sehr feine Aperturen und hochwertige Oberflächen gewährleistet. Die modulare Druckerplattform kann über Zuführ- und Klemm-Optionen sowie mit Spezialdruckköpfen auf die spezifischen Anforderungen der verschiedenen Druckphasen im Advanced Packaging angepasst werden.
Deutlich schneller als klassisches Die-Bonding
Die Bestückung im SiP-Prozess auf Wafer Level erfordert extrem präzise Maschinen, die Komponenten sowohl direkt aus dem Wafer wie auch aus klassischen SMT-Gurtförderern zuführen und auf Panels platzieren können. Die präsentierte Lösung für diese Aufgabe ist eine neue Version der Siplace CA, welche sowohl klassische SMT-Bauteile als auch Bare Dies und Flip Chips bestücken kann. Möglich wird dies durch leistungsstarke Wafer Handler für verschiedene Formate und Aufnahmeprozesse für Bare Dies oder Flip Chips.
Dank Linearmotoren, spezieller Glasskalen, Siplace SpeedStar-Bestückköpfen und leistungsstarker Vision-Systeme erreicht die Lösung eine Bestückgenauigkeit von bis zu 10 µm @ 3 Sigma. Weitere Stärken sind die Fähigkeit auch große Panels bis zu 700 x 650 mm bestücken zu können und dabei hohe Bestückleistungen zu erreichen: 100.000 BE/h bei SMT, 42.000 im Flip Chip-Modus und 28.000 Komponenten im Die Attach. Mit der Siplace TX micron, einer speziellen Version der Siplace TX Highend-Bestückmodule, wird zudem eine zweite Lösung für verschiedene Advanced Packaging Prozesse geboten.
Molding und Singulation
Für das Vergießen der Wafer-Level SiPs wurde Orcas präsentiert. Mit skalierbaren Automatisierungsgrad, verschiedenen Toolings, der Fähigkeit flüssige und granulare Epoxid-Harz-Gemische zu nutzen sowie auch leicht gewölbte Substrate zuverlässig und gleichmäßig kapseln zu können bietet die Lösung eine außergewöhnliche Vielfalt von Prozessstärken. Die Vereinzelungen der vergossenen SiPs erfolgt in der Lösungskette dann über den Laser1205. Mit Schnittbreiten von nur 12–14 µm bietet der Multi-Beam-Laser eine extrem hohe Genauigkeit und Effizienz.
Inspektion, Testing, Markierung und Packaging
Das Ende der Lösungskette bildet Sunbird, dessen konfigurierbarer Revolverkopf die Integration von bis zu sechs Prozessschritten in einer Lösung erlaubt. So wird eine optische Inspektion der SiPs von allen sechs Seiten, integriert Funktionstests, eine optionale Lasermarkierung und die anschließende Gurtung der fertigen Packages geleistet, um bis zu 30.000 Packages pro Stunde zu verarbeiten.
„Mit der weltweiten Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft explodiert die Nachfrage nach miniaturisierter Elektronik. SiPs integrieren Bare Chips und SMT-Komponenten auf engstem Raum, werden vergossen und lassen sich später als Funktionsmodul bestücken. Das eröffnet nicht nur technisch neue Möglichkeiten, sondern auch einen hochattraktiven Wachstumsmarkt. Als weltgrößter Partner der Elektronikindustrie mit jahrzehntelanger Erfahrung in Semicon- und SMT-Prozessen, kann ASM komplette, perfekt aufeinander abgestimmte Lösungsketten anbieten, um die komplexen Advanced Packaging Prozesse hocheffizient und weitgehend automatisiert fahren zu können“, so Irene Lim, Director Advanced Packaging von ASM.
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