Bilkent大学UNAM实验室的超声倒装贴片应用

在冠状病毒(COVID-19)大流行期间,Finetech如何帮助土耳其国家纳米技术研究中心(UNAM)对现有的FINEPLACER®系统进行升级改造,以满足其完成倒装芯片的超声键合应用。

Bilkent University UNAM 在纳米科学、纳米技术、生物技术和材料科学等研究领域有着极高的影响力。作为一个“国家级实验室”,UNAM的目标是创造有影响力和有用的知识,并专注于高质量科学、社会效益和全球创新的研究,UNAM决心打造世界一流的研发队伍、创造全球领先的科技和高附加值的技术成果。

早在2014年,UNAM就购买了FINEPLACER®微组装系统,以加大科研基础设施的投入,并向学术界和工业界的用户开放使用该平台。就在最近,作为TUBITAK(土耳其科学和技术研究委员会)1003项目(主要课题研发资助项目)的一部分,该微组装贴片平台需要用于实现数据通信领域的CMUT阵列传感器芯片和ASIC芯片的超声倒装键合。然而,此时存在两个问题: 首先,设备采购时并没有要求具备超声焊接功能。第二,初步预计现有的配置对140个金球凸点实现热压倒装焊或超声倒装焊所需要的贴片压力不够。

快速培训

负责TUBITAK 1003项目倒装贴片工艺开发的首席研究员Mehmet Yilmaz博士,在他早期的研究工作中对Finetech设备的使用经验非常有限。为了加快进度,Mehmet Yilmaz博士联系了Finetech,并共同制定了培训计划。由于COVID-19疫情的大流行,排除了现场培训的可能性。Yilmaz博士的研究生Mehmet Halit Öztürk先生和来自Hakkari大学的1003项目合作伙伴Fikret Yildiz博士通过视频会议、电话、TeamViewer和电子邮件等方式接受了全面的培训。基于所有参与者的共同努力和设备直观简便的可操作性,工艺负责人Mehmet Halit Öztürk先生,首席研究员Mehmet Yilmaz博士和合作单位的Fikret Yildiz博士很快就能在设备上独立完成整套微组装工艺流程。

超声模块升级

TUBITAK 1003项目中倒装贴片应用所采用的物料包括需要大压力的材料(例如,由直径25微米金线打成的金球凸点)、热敏材料(例如ASIC芯片)、还有缺乏焊盘材料和凸点材料兼容性的基板(即没有对基板上的金焊盘表面作金属化镀层处理)。回流、胶粘贴片、热压焊等贴片工艺通常适用于较多凸点芯片的封装,因此没有被列为首选。相反,热超声键合,作为一种超声波加热和传导加热的结合,被认为是一种可行的工艺方案。事实上,UNAM的这台设备最初不是为超声焊应用而配置的,但对于FINEPLACER®系统而言,这不是问题。基于模块化的平台设计,只要满足合适的条件,可以通过扩展相应的功能模块,就能在现场实现新的技术和工艺,并完全集成到现有的系统中(包括硬件和软件),这样的升级甚至在购买后几年内都没有问题。这使得设备在整个使用寿命期间,能够随时进行灵活的、面向未来的改造和升级,以适应各种应用需求的变化。对于研发来说,这样的情况往往是“常态”而不是个例。

"我真的非常感谢能与Finetech的联系人进行深入的交流。尽管受到COVID-19疫情的限制,他们还是通过自己的方法让我们成功启动并接受超声倒装焊应用带来的挑战。"

Mehmet Yilmaz博士, Bilkent大学UNAM 材料科学与纳米技术研究所首席研究员

TUBITAK 1003项目的应用有着非常苛刻的要求,它需要极高的共面性,狭窄的工艺窗口。同时,由于大量的金球凸点结合超声工艺,带来了特殊的技术挑战。而Finetech能够提供全方位的支持,得益于工程技术团队在过去30年间所积累的的工艺知识。此外,Finetech还帮助设计了一款专用的超声吸嘴,和一种用于固定基板的定制夹具,以实现将超声波功率聚焦投入到所需的区域。在技术咨询和工艺开发阶段,由于受到COVID-19疫情限制,用到了几乎所有可能的数字沟通渠道。Yilmaz博士特别感谢能够在此期间与他在Finetech的联系人进行深入的沟通和交流。

项目的成功开始

总之,尽管COVID-19疫情大流行造成了困难的局面,工艺负责人Mehmet Halit Öztürk先生同Yilmaz博士和Yildiz博士还是在短时间内熟悉了设备。通过对现有设备的改造和提供定制的硬件解决方案,具有挑战性的超声倒装贴片应用的开发成功开启。此外,Finetech提供了宝贵的技术支持,并陪同Yilmaz博士和他的合作伙伴成功完成了项目的启动。

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