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與力（轉矩）控制做本地化的切換：快速到達位置後，再用受控轉矩作為「力保持器」，在有限速度下維持壓力曲線的平滑與重複性。對於鍵合製程，尤其重要的是能穩定控制施力的上升斜率、並精準掌握 dwell time 與力的分佈，這些都歸功於擠壓功能的專業設計。
 
更重要的是，這不僅是設備功能的改良，而是製程哲學的轉向。從過度依賴操作者經驗、上位主控反覆調校，走向設備自動感測、即時反應與精準掌握，等於把製程的不確定性降到更低。過去只有特定脈波控制或極複雜配線才能達到的精密力控，如今在 EtherCAT 與現代伺服驅動器的配合下，能以更簡單的方式完成，減少布線與建置成本，並降低後續維護風險。
 
總結來說，好的鍵合，靠的是系統化的「力」管理，而不是僅靠經驗或速度上的妥協。山洋電氣 G系列伺服馬達的擠壓功能，將力的控制帶到伺服驅動層，把高風險的「力」控制，轉變成可精密操控的技術。當設備能自己感知與即時反應，製程的穩定性與良率便會實際提升，這正是高穩定性鍵合背後最具戰略意義的技術升級。