8.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ

8.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СБОРОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ.

 Cборочные операции в производстве изделий в микроэлектронике занимают место между комплексом операций по созданию структур на полупроводниковой пластине и операциями по окончательному корпусированию изделий, образуя с последними комплекс финишных операций.

Технология сборки предполагает обработку индивидуальных кристаллов, имеющих следующие параметры:

• размер от 0,2×0,2 мм до 22×22 мм — с соотношением сторон от 1×1 до 1×40;

• размер контактных площадок для присоединения к внешним выводам от 40×40 мкм до 100×100 мкм с минимальным шагом 50 мкм, число контактных площадок достигает 1000;

• толщина от 80 до 1000 мкм;

• диаметр проводников из золотой или алюминиевой проволоки от 17 до 500 мкм.

Это определяет высокую удельную трудоемкость сборочных операций в общем технологическом цикле производства изделий микроэлектроники и, следовательно, требования большой производительности и высокой точности при максимальной автоматизации процессов сборки.

В техпроцессе можно выделить следующие основные сборочные операции:

1.Зондовый контроль.

Каждый кристалл на полупроводниковой пластине с помощью позиционера и контактирующего устройства подключается к измерителю для контроля электрических параметров. Бракованные кристаллы маркируются специальными чернилами, либо информация о них заносится в так называемую “карту годности”.

2.Утонение и шлифовка обратной стороны полупроводниковой пластины.

Полупроводниковая пластина методом шлифовки алмазными кругами утоняется с первоначальной толщины 600 —1000 мкм до остаточной толщины 150 — 250 мкм. Этим обеспечивается улучшение теплоотвода кристалла, уменьшение габаритов собранного изделия, экономия материалов на последующих операциях.

3.Разделение полупроводниковых пластин на кристаллы.

Предварительно наклеенная на тонкую пленку с адгезионным слоем пластина разделяется на индивидуальные кристаллы методом разрезания тонкими алмазными дисками или лучом лазера во взаимно перпендикулярных направлениях.

4.Контроль и сортировка кристаллов.

Годные кристаллы выбираются после разделения пластины с адгезионного носителя для последующей сборки.

5.Монтаж кристаллов.

Прошедшие контроль и сортировку годные кристаллы монтируются на кристаллодержатель корпуса одним из трех методов: на эпоксидный клей, на мягкий припой или на золото-кремниевую эвтектику.

6.Присоединение выводов.

Золотой или алюминиевой “проволокой” соединяются контактные площадки на кристалле, смонтированном в корпусе, с контактными площадками внешних выводов корпуса.

Концерном “Планар”, имеющим более чем 30-летний опыт автоматизации сборочных операций, в настоящее время выпускается и осваивается ряд новых моделей сборочного оборудования. Концерн “Планар” является лидером электронного машиностроения для полупроводниковой промышленности на территории СНГ. Им изготовлено и поставлено по разработкам УП “КБТЭМ-СО” более 1000 единиц оборудования зондового контроля полупроводниковых пластин,500 полуавтоматов и автоматов разделения пластин на кристаллы,8000 ручных, полуавтоматических и автоматических установок присоединения выводов м монтажа кристаллов. Изделия концерна “Планар” экспортируются в страны СНГ и Балтии, Китай, Индию, Южную Корею и другие страны. Концерн “Планар” является членом международного сообщества производителей полупроводникового оборудования и материалов SEMI.

УСТАНОВКА ЗОНДОВАЯ ЭМ-6110

Предназначена для осуществления электрического контакта цепей измерителя с контактными площадками кристаллов на полупроводниковых пластинах диаметром до 200 мм с целью обеспечения контроля параметров многовыводных СБИС. Установка обеспечивает автоматическую загрузку/выгрузку, грубую ориентацию, перемещение, контактирование и маркирование контролируемых пластин. Точная ориентация пластин выполняется оператором. Маркирование кристаллов производится как в позиции зондов, так и в позиции смещенной относительно позиции зондов на расстояние до 65 мм в любом направлении (после контроля заданных ИС на пластине). Информация о выполняемом режиме, состоянии установки, текущих координатах, выполняемой операции, сбоях, датчиках и т.д. отображается на экране монитора.

УСТАНОВКА УТОНЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН ЭМ-2040.

Отличительной особенностью установки является жестко установленный на основании П-образный портал, на котором неподвижно закреплен шпиндель с алмазным инструментом, и подвижная по аэростатической направляющей основания каретка. Основание, портал, направляющая и подвижная каретка выполнены из твердокаменных пород. Такое компоновочное решение обеспечивает высокую жесткость несущих узлов, высокую точность и высокие динамические характеристики. Основание установлено на виброизолирующих опорах, что обеспечивает интенсивное гашение высокочастотных колебаний.

АВТОМАТ ДИСКОВОЙ РЕЗКИ ЗМ-2055 .

В автомате используется 25-ти местная кассета, манипуляторы, обеспечивающие точную и согласованную подачу пластин с одной позиции на другую, система автоматического совмещения и шпиндель на аэростатических опорах, несущий алмазный диск для резки пластин. В процессе резки пластины на кристаллы осуществляется постоянный контроль за состоянием диска. Система бесконтактного контроля износа диска осуществляет коррекцию глубины реза. По завершению резки разделённая на кристаллы пластина передаётся на позицию очистки. Программа работы автомата построена на операционной системе Windows и позволяет графически изображать весь процесс обработки пластины. Виброзащищённость конструкции обеспечивается применением основания из твердокаменных пород и перемещением предметного стола по координатам Х,У на воздушных опорах.

 

УСТАНОВКА КОНТРОЛЯ И КАССЕТИРОВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ.

Принцип действия основан на определении годных кристаллов с помощью высокоскоростной и высокоточной системы технического зрения. Мощная встроенная ЭВМ позволяет организовать быстродействующий алгоритм распознавания и процесс укладки кристаллов в кассету. Два DSP — процессора (фирмы Техаs Instrument) управляют скоростными приводами с обратной связью систем ориентации пластины, механизмами подкола, съема и переноса кристаллов в кассету. Установка имеет систему диагностики основных электронных и механических узлов.

АВТОМАТ МОНТАЖА КРИСТАЛЛОВ ЭМ-4485 .

Подача ленты на шаг, выбор годных кристаллов с полупроводниковой пластины и присоединение кристаллов выполняются автоматически. Механизм присоединения кристаллов оснащен высокоскоростным линейным шаговым приводом с обратной связью, обеспечивающим высокую скорость, точность и надежность. Подкол кристаллов осуществляется с помощью “звуковой катушки” (voice coil motor) с обратной связью. Подача изделий в зону присоединения осуществляется загрузочно-разгрузочным устройством. Автомат оснащен микропроцессорным управлением и системой диагностики, упрощающей поиск и устранение неисправностей.

АВТОМАТ ТЕРМОЗВУКОВОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

ВЫВОДОВ ЭМ-4260 .

Двухкоординатный Х-У линейный шаговый двигатель с датчиками обратной связи обеспечивает требуемые точность и скорость перемещения сварочной головки. Перемещение сварочного инструмента по координате 2 осуществляется с помощью “звуковой катушки” (voice coil motor) с обратной связью. Автомат оснащен системой контроля качества сварки. Основные параметры технологического процесса (скорость перемещения, диаметр шарика, усилие сварки и др.) программируются. Встроенная программно-управляемая библиотека петель и высокая точность исполнительных механизмов обеспечивают разварку различных типов изделий с длиной перемычки (“петли”) до 7 мм, в том числе многовыводных СБИС и ИС в тонких корпусах. Подача обрабатываемых рамок (изделий) — магазинная с программируемой переналадкой, конфигурация рамок не регламентируется.

УСТАНОВКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

ВЫВОДОВ ЗМ-4480 .

Присоединение выводов осуществляется стандартным микроинструментом с боковой подачей проволоки (клином). Легкая, размещенная отдельно от приводов X, У, 2 и вращающаяся по углу 180° сварочная головка обеспечивает требуемую динамику формообразования выводов, снижает влияние механических вибраций на инструмент и позволяет осуществить “мягкое” касание. Определение положения контактных площадок кристаллов и траверс — автоматическое. Программирование режимов присоединения и формы петель для каждого вывода индивидуальное. Возможно присоединение любой запрограммированной группы выводов в пределах рабочего поля (200—120 мм) с возможностью контроля оператором любой перемычки в пределах группы. Использование многоместных матричных кассет и большое рабочее поле обеспечивают универсальность установки. Предусмотрена самодиагностика основных функциональных устройств установки.

Все оборудование построено с использованием современных многоуровневых компьютерных систем управления, прецизионных датчиков, обратной связи, высокодинамичных прецизионных систем позиционирования на линейных шаговых двигателях, быстродействующих систем технического зрения и систем самодиагностики. Это позволило обеспечить конкурентоспособность машин в сравнении с лучшими мировыми образцами как по техническим характеристикам, производительности, так и по надежности. Сегодня это полностью автоматизированные установки, выполняющие в безоператорном режиме без участия человека загрузку изделий, быстрое и точное их позиционирование относительно инструмента, сборку и выгрузку .Нетрадиционная технология ;особенности микроэлектронных изделий; малые габариты, жесткие допуски по сборке, высокая чувствительность к внешним воздействиям; специфика микроэлектронного производства; громадные объёмы выпуска, быстрая смена номенклатуры, незначительный допускаемый процент брака – определяют очень высокий уровень требований ко всем системам оборудования и ,в первую очередь ,к важнейшим из них – системе управления. Разработчики оборудования все шире используют весь спектр современных технологий и научно-технических достижений, а именно:открытые стандарты;современные конструктивы; встраиваемые мощные ЭВМ и контроллеры; операционные системы реального времени; цифровые сигнальные процессоры.