達鉅 創伴電子報 Vol.002-力控為王,如何讓鍵合既快又穩?
在製程裡, Bonding(鍵合) 看似簡單的把兩個東西壓在一起,其實它是一門紮實的材料科學與製程工程。真正的鍵合不是「壓下去就好」,而是以可控的力、熱與能量,在微米甚至奈米尺度上讓兩種材料接觸、擴散並形成能長期承受電流、熱與機械應力的可靠連結。這個過程必須在「力 × 時間 × 能量 × 均勻性」四個維度同時受控下完成,任何一項失衡都可能把良率與可靠度拉下來。 鍵合過程中,力的控管尤其敏感。力太小(under-force)時,初檢看起來像是貼合成功,但做拉力測試或經過老化後常常會脫落或失效;力太大(over-force)可能造成晶片微裂或焊盤(pad)下金屬層受損,會在幾週後出現隨機失效的問題。過陡的施力的上升速率(ramp)雖不一定立即造成破壞,但會顯著降低製程重複性,增加批次間的品質差異,使產線中潛藏偶發裂損的風險。此外,力值不穩(ripple / noise)會讓同批產品表現參差,拉力測試數據呈現散布狀;壓力停留時間(dwell time)太短會導致原子尚未充分擴散而強度不足,太長又會讓介面間形成過厚的 IMC 層造成材料疲勞。最後,力的分佈不均(共平面問題)會讓部分接點過度受力、部分接點不足,造成整體可靠度下降。 面對這些挑戰,產線需要的是能夠穩定、快速且精準控制「力」的解法,而非完全依賴人為經驗或緩慢的上位運算回授。這正是山洋電氣(SANYO DENKI)G 系列「 擠壓(squeeze) 」功能的出發點。傳統做法多仰賴上位控制器計算壓力後,再下達指令給伺服驅動,但演算與通訊延遲會讓反應慢一拍。為了避免壓壞元件,工程師常被迫放慢速度換取保險,結果犧牲了生產速度與良率。 G 系列的擠壓功能把「力控制」下放到驅動器:動作先由位置控制快速接近目標定位點;一旦到位,切換到擠壓模式,在速度受限的狀態下控制轉矩維持穩定壓力,完成壓合動作後,自動回原點並切回位置控制。這樣的做法有幾個好處。首先是反應更快:直接在驅動器即時判斷並調整負載波動,不需等待上位系統的回傳。其次是壓力更穩定,即使材料或負載有微幅變化,也能保持恆定力值,降低力太大或太小的風險。再者由於在驅動器端即時完成控制,過壓情況大幅減少,機台與產品壽命得以延長。最後在安全條件允許下,可以快速移動,縮短製程時間。 技術原理上,這種做法相當於把位置...