Высокоточная обработка стекла с использованием фемтосекундной лазерной технологии: руководство для покупателей полупроводниковой упаковки.
Почему покупатели выбирают решения для обработки стекла?
Прежде чем углубляться в технические характеристики оборудования, стоит понять, почему стекло стало таким важным элементом в передовой упаковке.
Электрические характеристики— Стекло обеспечивает меньшие диэлектрические потери по сравнению с органическими подложками, что позволяет использовать его в высокочастотных приложениях и обеспечивает лучшую целостность сигнала.
Терморегулирование— Благодаря коэффициенту теплового расширения (КТР), который может быть очень близок к коэффициенту расширения кремния, стеклянные межсоединительные элементы снижают термомеханические напряжения в приложениях гетерогенной интеграции.
Форм-фактор— Стекло можно изготавливать в виде тонких панелей большого формата, что позволяет создавать более плотные межсоединения и более эффективно использовать пространство.
Надежность— Стекло по своей природе стабильно, не впитывает влагу и обладает превосходной химической стойкостью.
Для производителей, создающих упаковочные линии нового поколения, возможность надежной и масштабной обработки стекла стала конкурентным преимуществом.
Пример из практики: Масштабное производство высокоплотных межсоединительных плат
Фон
Ведущий производитель полупроводниковых корпусов разрабатывал новое поколениемежсоединительная пластина высокой плотностиПродукты для применения в системах ускорения искусственного интеллекта. Необходимые межсоединительные элементы:
-
Сквозные стеклянные отверстияс соотношением сторон, превышающим 10:1
-
Диаметры переходных отверстий менее 50 мкм
-
Точность позиционирования ±5 мкм для панелей размером 300 мм.
-
Отсутствие сколов или микротрещин в местах входа и выхода.
Первоначально литейный цех пытался использовать пикосекундное лазерное сверление для формирования сквозных отверстий, но столкнулся с проблемами контроля конусности и непостоянным качеством стенок сквозных отверстий, что повлияло на последующие этапы металлизации.
Испытание
Главная задача заключалась в обеспечении стабильно высокого качества.бурение TGVна крупноформатных стеклянных панелях. Процесс должен был:
-
Создавайте чистые сквозные отверстия без термических повреждений.
-
Обеспечьте точность позиционирования по всей панели.
-
Достичь производительности, достаточной для серийного производства.
-
Поддержка последующегостекло путем наполненияс проводящими материалами
Решение
Компания Jiangsu Himalaya Semiconductor внедрила систему обработки фемтосекундным лазером, специально разработанную для формирования сквозных отверстий в стекле. Применяемый подход сочетает в себе:
-
Модификация с помощью фемтосекундного лазера— Лазер был сфокусирован внутри стекла для создания модифицированной области вдоль пути сквозного отверстия. Сверхкороткая длительность импульса гарантировала отсутствие зоны термического воздействия и микротрещин.
-
Влажное химическое травление— Модифицированное стекло было выборочно вытравлено, в результате чего остались чистые сквозные отверстия с гладкими стенками и без конусности.
-
Автоматизированная обработка— Система была интегрирована сОбработка стеклянных пластинвозможности, включая специализированные концевые захваты, предназначенные для работы с тонкими стеклянными подложками без контакта с краями или напряжения.
Результаты
После оптимизации и аттестации технологического процесса литейный цех достиг следующих результатов:
| Метрическая система | До | После |
|---|---|---|
| Через урожай | 92% | 99,3% |
| Качество стены | Умеренная конусность, микротрещины | Гладкая поверхность, без сужения, без дефектов. |
| Точность позиционирования | ±15 мкм | ±3 мкм |
| Производительность на один инструмент | 12 панелей/час | 24 панели/час |
| Время очистки после травления | 45 минут | 15 минут |
Вывод для покупателя
Переход к сверлению TGV с использованием фемтосекундного лазера позволил литейному заводу сертифицировать свой продукт — высокоплотные межсоединительные элементы — для заказчиков, использующих ускорители искусственного интеллекта. Сочетание чистого формирования переходных отверстий и интегрированной технологии позволило добиться успеха.автоматизация упаковки стекласокращение этапов последующей обработки и повышение общей производительности.
«Использование фемтосекундного лазера позволило нам добиться такого качества сквозных отверстий, которого мы не могли достичь с помощью пикосекундного сверления. Возможность обрабатывать стеклянные панели без растрескивания или сколов кардинально изменила наши планы по разработке упаковочных материалов».
— Директор по проектированию, Customer Foundry
Обзор оборудования: Система обработки с использованием фемтосекундного лазера
Основные характеристики для применения в стеклянной упаковке
Гранитное основание— Обеспечивает долговременную стабильность и гашение вибраций, что крайне важно для достижения микронной точности при изготовлении панелей большого формата.
Полностью твердотельный фемтосекундный лазер— Обеспечивает подачу сверхкоротких импульсов с минимальной зоной термического воздействия, что позволяет проводить чистую модификацию стекла без термических повреждений.
Высокоточная платформа перемещения— Линейные двигатели с решетчатой обратной связью Renishaw обеспечивают точность повторения ±0,002 мм и прямолинейность ±0,005 мм на протяжении 200 мм хода.
Интеллектуальная система машинного зрения— Коаксиальное зрение с автофокусировкой обеспечивает автоматическое позиционирование цели и мониторинг процесса с разрешением 0,003 мм/пиксель.
Синхронизация положения импульса— Обеспечивает точное попадание каждого лазерного импульса в нужное место, что крайне важно для таких применений, как бурение на скоростях TGV, где точность позиционирования напрямую влияет на производительность последующих этапов.
Модульный оптический тракт— Полностью герметичная конструкция с контролем мощности защищает оптику от загрязнения и обеспечивает обратную связь в процессе работы.
Таблица технических характеристик
| Категория | Спецификация |
|---|---|
| Лазерный источник | |
| Тип | Полностью твердотельный фемтосекундный лазер |
| Длина волны | 1030 нм |
| Максимальная выходная мощность | 20 Вт |
| Частота повторения | 1–200 кГц |
| Энергия одиночного импульса | 1 – 200 мкДж |
| Длительность импульса | |
| Платформа движения | |
| Система привода | Линейный двигатель, двухкоординатный |
| Направляющие рельсы | Прецизионный класс THK или SCHNEEBERGER |
| Обратная связь | Решетчатая линейка Renishaw, разрешение 0,1 мкм. |
| Повторяемость точности | ±0,002 мм |
| Прямолинейность | ±0,005 мм при ходе 200 мм |
| Диапазон перемещения | Настраивается в зависимости от размера панели. |
| Система машинного зрения | |
| Тип | Коаксиальная ПЗС-матрица с автофокусировкой |
| Точность позиционирования | 0,003 мм / пиксель |
| Функции | Позиционирование цели, мониторинг процесса, калибровка битов |
| Технологические возможности | |
| Совместимые материалы | Стекло, сапфир, другие прозрачные подложки |
| Приложения | Сверление TGV, установка стеклопакетов, обработка стекловолоконных стержней, резка, разметка. |
| Размер характеристики | Достижимы переходные отверстия размером |
| Соотношение сторон | > 10:1 с процессом травления |
| Программное обеспечение | |
| Интерфейс | Пользовательский интерфейс «человек-машина» с интуитивно понятным интерфейсом. |
| Интеграция | Поддержка CIM, связь с MES. |
| Функции данных | Статистика пропускной способности, регистрация аварийных сигналов, запись логотипа, контроль прав доступа. |
| Поддержка файлов | Прямой импорт шаблонов САПР, функции картографирования. |
| Требования к установке | |
| Габариты оборудования (Д×Ш×В) | 1500 × 1350 × 1700 мм |
| Габариты эксплуатации (Д×Ш×В) | 3000 × 3000 × 2500 мм |
| Масса | Примерно 2000 кг |
| Температура | 22°C ± 2°C (непрерывно) |
| Влажность | 55% ± 10% |
| Электрооборудование | 220 В / 50 Гц переменного тока, трехфазный пятипроводной |
| Потребление электроэнергии | 5 кВт |
| Сжатый воздух | 0,6–0,8 МПа, чистый и сухой |
| Пустой | от -80 до -95 кПа |
| Уровень шума | |
| Согласие | |
| Лазерная безопасность | Корпус класса 1 с блокировками |
| Электрооборудование | Компоненты, соответствующие стандартам IEC/UL |
| Техническое обслуживание и поддержка | |
| Гарантия | 1 год |
| Услуга | Доступны услуги по вводу в эксплуатацию на месте, удаленной диагностике и заключению договоров на профилактическое техническое обслуживание. |
Ключевые моменты, которые следует учитывать покупателям
1. Разберитесь в своем рабочем процессе.
Бурение с использованием скоростных поездов TGV редко бывает самостоятельным процессом. Подумайте, как лазерная система будет интегрирована с вашими операциями по добыче и переработке нефти и газа:
-
Вверх по течению:Подготовка, очистка и обработка стеклянных панелей.
-
Ниже по течению:Влажное травление,стекло путем наполнения(металлизация), выравнивание и контроль качества
Оборудование, которое включает в себя или интегрируется соборудование для травления стеклаиавтоматизация упаковки стеклаЭто позволит сократить количество этапов передачи и улучшить общее время цикла.
2. Оцените требования к обработке.
Стекло — это не кремний. Оно более хрупкое, более чувствительное к контакту с кромкой и часто обрабатывается в более тонких форм-факторах. Если вы строите производственную линию, обратите особое внимание на следующее:
-
Обработка стеклянных пластин— концевые захваты, кассеты и системы переноса, разработанные специально для стеклянных подложек
-
Панельный формат против формата кремниевой пластины— Убедитесь, что система поддерживает размер и формат вашего субстрата.
-
Интеграция автоматизации— как лазерная система подключается к автоматизированному оборудованию, расположенному выше и ниже по потоку
3. Рассмотрите выбор лазерной технологии.
Фемтосекундные и пикосекундные лазеры используются в разных сегментах рынка. В качестве общего правила:
| Фактор | Фемтосекундный | Пикосекунда |
|---|---|---|
| Длительность импульса | ~10 пс | |
| зона термического воздействия | Минимальный | Небольшой, но заметный |
| Качество стены | Отличный | Хороший |
| Пропускная способность | Умеренный | Выше |
| Лучше всего подходит для | Высококачественные переходные отверстия, чувствительные материалы | Применение в крупномасштабных проектах с менее строгими требованиями к качеству. |
Для применений в области высокоплотных межсоединительных плат и передовых технологий упаковки, где качество переходных отверстий напрямую влияет на выход годных изделий, фемтосекундные технологии все чаще становятся предпочтительным выбором.
4. Заранее проверьте требования к установке.
Экологические требования к высокоточным лазерным системам не подлежат обсуждению. Перед покупкой:
-
Убедитесь, что ваше помещение способно постоянно поддерживать температуру 22°C ± 2°C и влажность 55% ± 10%.
-
При необходимости проверьте совместимость с чистым помещением.
-
Обеспечьте соответствие электрооборудования и систем сжатого воздуха техническим требованиям.
-
Планирование операционной инфраструктуры, включая доступ к услугам.
Мы наблюдали задержки в установке или низкую производительность оборудования из-за того, что эти требования не были учтены на начальном этапе.
Почему именно Jiangsu Himalaya Semiconductor?
Jiangsu Himalaya Semiconductor Co., Ltd.Компания специализируется на оборудовании для высокоточной обработки в современных упаковочных технологиях. Наша цель – разработка решений, позволяющих решать уникальные задачи обработки стекла.бурение TGVктехнология стеклянного сердечникаинтеграция.
Наши возможности включают в себя:
-
Запатентованная технология формирования оптического луча для обеспечения стабильного качества пучка.
-
Настраиваемые платформы перемещения для панелей различных размеров
-
Интегрированные системы машинного зрения и автофокусировки для автоматизированной работы.
-
Программное обеспечение, готовое к использованию в системах CIM, с интеграцией с MES.
-
Комплексное обслуживание и поддержка
Наши обязательства перед EETA:
-
Экспертиза— Наша инженерная команда обладает многолетним опытом в разработке лазерных систем со сверхкороткими импульсами и в области упаковки полупроводников.
-
Опыт— Мы развернули системы на ведущих литейных заводах и предприятиях по сборке и тестированию полупроводников по всему миру.
-
Доверие— Все технические характеристики проверены на соответствие отраслевым стандартам; установка сопровождается исчерпывающей документацией и обучением.
-
Власть— Мы активно участвуем в отраслевых консорциумах, занимающихся стандартами стеклянной упаковки и межсоединениями следующего поколения.
Контактная информация
Jiangsu Himalaya Semiconductor Co., Ltd.
Адрес:Комната 4234, корпус 11, ул. Цзиньфэн Южная, 1258, поселок Муду, район Учжун, город Сучжоу, Китай.
Почтовый индекс:215101
Вебсайт: www.himalayasemi.com
Контакт:По вопросам технической поддержки, проведения технологических испытаний или получения ценовых предложений на оборудование, пожалуйста, свяжитесь с нами через наш веб-сайт или напрямую с нашим подразделением по производству полупроводникового оборудования.
Готовы к оценке?
Если вы занимаетесь обработкой стекла для современных упаковочных применений — независимо от того,стеклянный промежуточный слой,технология стеклянного сердечника, иличерез стекло— Мы приглашаем вас запланировать оценку процесса. Обработка ваших материалов на нашем оборудовании — это наиболее надежный способ подтвердить производительность, качество и соответствие требованиям вашего конкретного применения.