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白皮書 | ASM針對SiP系統級封裝的解決方案（上）
發布于:2022-03-23 09:29:46
1.簡介
針對摩爾定律的發展，目前有兩個主要的方向。一個是”More Moore”方向的SoC, 其通過持續減小節點的方式來提升性能。而目前可量產的SoC的最小線寬已小至5納米，繼續減小線寬無疑對技術和成本帶來巨大挑戰。因此不僅很多OSAT, 甚至很多傳統的IDM公司都把目光瞄準了另個一方向：“More than Moore”，即通過高級封裝的方式提升性能。而SiP，即系統級封裝以容易做到小尺寸，開發時間短，開發成本低及高生產效率等優點契合了目前快速增長的智能移動終端，IoT/IoE, AI，穿戴產品等市場，正在得到越來越廣泛的應用。
2.產品特點
根據國際半導體路線組織（ITRS）的定義：SiP為將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統。
而隨著性能需求越來越高及小型化的趨勢，集成度也逐步增加。最直接的體現有：被動元件越來越小，某些量產的射頻模塊已經引入了公制0201;元件之間的間距越來越小，目前最小可見的元件邊到邊間距已經趨向于50μm;倒裝芯片的本體厚度及球徑/球間距越來越小，可見的最小球徑已接近50μm, 另外基于第二代甚至第三代化合物材料的裸芯片正在被大量引入。
此外SiP的封裝形式也在發生演變。除了常規的基板級的SiP,晶圓級，嵌入式，扇出式等新興SiP封裝方式也層出不窮。
本白皮書旨在陳述ASM對于基板級SiP的解決方案。
考慮到SiP的特點及發展趨勢，不難看出，應用于基板級SiP工藝的貼片機需要具有下列特性：
1，高產出：SiP技術已經普遍應用在穿戴式，移動終端等市場，考慮到這些產品量大且生命周期較短，需要在短期內有快速出貨的能力。
2，高精度：隨著器件的小型化，以及考慮到基于copper pillar 的倒裝芯片自對位能力較差等因素，對于精度的要求進一步提高。
3，小元件貼裝能力：要求具備公制0201的貼裝能力，全速貼裝最佳。
4，裸芯片貼裝能力：要求具備裸芯片尤其是細間距倒裝芯片的識別能力以及易碎的基于化合物材料的裸芯片的貼裝能力。
5，密間距貼裝能力：隨著集成度的增加，同等面積內的元件越來越多，導致元件之間的間距越來越小。
6，基板處理能力：小型化趨勢下基板厚度越來越薄，Panel及整板的零件數量越來越多，機臺需要具備相應處理能力。
7，滿足半導體工廠對應要求：相較于常規SMT工廠，半導體工廠對于相同指標有著更高的要求或者有行業專有要求。
3. ASM針對SiP的解決方案SIPLACE機臺因其領先的技術于多年前開始已被用于SiP的生產。經過多年的沉淀與發展，SIPLACE已經在SiP應用方面樹立了絕對領先的標桿。在所有器件都是卷帶或者Tray盤包裝的情況下，SIPLACE TX 可以滿足絕大多數SiP工藝的需求。對于需要極高精度情況，可以用SIPLACE TX micron應對。本白皮書將基于SIPLACE TX micron來陳述ASM如何應對SiP在貼裝方面的要求。
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高產出
1）業界最快的單頭速度
在高級封裝領域內探討貼裝速度往往不能忽略精度基礎?；?5um的精度，TX micron搭載的CP20M3貼片頭可以提供單頭48,000CPH的基準速度--此為目前業內最快的單頭速度。因而配置2個CP20M3的TX2i Micron可以達到96,000的CPH，而其占地面積只有2.3平方米。
2）高速頭滿足大部分應用CP20M3不僅有著最快的速度記錄，而且提供業內最大的高速頭零件處理范圍：8.2mm*8.2mm.而這個范圍使得一個型號的貼片頭就可以滿足絕大部分的SiP產品的應用，因而使得整線都可以享受到高速頭帶來的速度優勢。
3）高精度模式時的微小速度損失CP20M3可以提供3個精度等級：25μm/20μm/15μm。在使用高精度模式時不可避免地會對速度造成影響。區別于廣泛使用的整機降速模式，TX micron在運行高精度模式時相應的精度等級可以根據零件描述甚至貼裝點位設置。即使運行同一個程序時，不需要高精度貼裝的零件或者點位仍然可以全速運行。這種方式使得在確保精度的同時，最大程度保證了貼裝速度。
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高精度
SIPLACE TX micron搭載的CP20M3貼裝頭可以提供業內最高的15μm精度。背后的支撐有：
1) XYZ軸為線性馬達驅動
2) 全閉環控制系統
3) 高精度貼片頭CP20M3
4) 高解析度XY軸光柵尺
5) 高解析度數字元件相機
在討論極高精度貼裝時，溫度作為一個關鍵因素必須要加以關注，因為溫度的變化可能會導致懸臂變形進而導致精度下降。而這也已經在SIPLACE TX micron的考慮范圍之內。
6) 溫控精度補償
通過在低溫度膨脹系數的材料上設置參考點，SIPLACE TX micron會以經由溫度變化或者時間區間觸發參考點的識別動作，從而實現精度補償，確保機臺始終有輸出高精度的能力。
未完待續
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