从先进封装到先进显示，库力索法用创新技术赋能产业发展

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）当前，半导体产业正在经历巨大的变革。从芯片本身而言，摩尔定律效果减弱，加上先进制程高昂的成本，让产业界对先进封装极为看好，并大力投入；在显示行业，无论是MR设备还是大屏电视，都对显示性能有着更高的要求，以巨量转移为主要手段的Micro LED有望成为下一代主流显示技术。

 
当然，无论产业如何变革，半导体产业的基本结构不会改变，好的产品任何时间都需要好的设备。在近期的库力索法（ Kulicke & Soffa ）媒体见面会上，作为全球领先的半导体、LED 和电子封装设备设计和制造企业，库力索法和大家分享了自己在先进封装和先进显示领域的领先解决方案和最新见解。
 
对于先进显示，库力索法执行总经理兼副总裁张赞彬表示：“对于Mini LED和Micro LED这样新型显示技术的LED转移，厂商如果想要盈利，至少要实现‘3个9’（99.9%）的良率，目前我们已经在Mini LED领域实现了‘5个9’（99.999%）的良率水平。Micro LED正在努力实现‘3个9’的良率。在Micro LED方面，由于LED芯片数量非常多，每一次有不良，修理的成本会很高，因此产业界会追求越来越高的良率，目标是‘6个9’（99.9999%），甚至是‘7个9’（99.99999%）。”
 
对于先进封装，张赞彬讲到：“目前，先进封装中都有一个Flux（助焊剂），要么在芯片上粘上Flux，要么在基板上涂上定量的Flux。我们使用的方法是Fluxless（无助焊剂），可以进一步缩小间距，提升先进封装的密度。”
 

面向先进显示的LUMINEX系列

从性能上看，先进显示中的Micro LED具有诸多的优势，相较于现阶段的LCD和OLED，其在亮度、分辨率、对比度、使用寿命等方面均有显著的优势。不过，从过去的背光LED，到现在的背光Mini LED，再到未来的Micro LED直显，由于LED数量的增加，工艺发生了巨大的变化，对设备的要求也有很大的差异。
 
比如在LED芯片转移这个环节，过往产业界更加成熟的方案是机械转移。不过，张赞彬指出：“机械的方式对单颗芯片的尺寸要求存在物理极限，芯片太小便无法转移，转移精度也难以满足。并且，机械臂在转移的过程中存在很多限制，比如时间限制，效率难以提升。”
 
我们都知道，Micro LED在完成微米级LED晶粒制作后，要把数百万甚至数千万颗微米级的LED晶粒正确且有效率地移动到电路基板上。正如张赞彬所讲，Micro LED的要求极高，需要达到“6个9”的良率，并且精度需控制在±0.5微米内。
 
为了应对这些挑战，库力索法正在开发一种模具转移系统，该系统将利用激光高级放置（LEAP）技术。基于这种创新技术，该公司推出了LUMINEX系列设备。
 

LUMINEX系列，图源：库力索法

 
根据张赞彬的介绍，LUMINEX系列是一种基于激光放置技术的Mini LED或者Micro LED晶粒转移设备，这一高度灵活的系统能够进行单个芯片转移、多个芯片转移和巨量转移，支持分选、混光、重新排布等工艺步骤。目前，LUMINEX系列已经支持LED、OSAT、面板和显示器供应商的需求，并已接到客户订单。
 

LUMINEX系列需求覆盖范围，图源：库力索法

 
张赞彬谈到：“虽然激光的设备在价格上会更贵一些，不过这些设备的性价比是传统机械式设备的3-5倍，甚至可能会更高。也就是说，过往使用多台机械式设备满足的生产需求，现在使用一台激光式设备就够了，既提升了效率，又节省了空间。”
 

面向先进封装的APTURA系列

在先进封装领域，目前的技术方向很多，比如InFO-SOW（晶圆上系统）、2.5D封装、3D封装等。在先进封装工艺技术中，热压键合 (Thermo-compression Bonding, TCB)是主要的技术方向之一。
 
对于TCB工艺来说，传统方法上一个重要的步骤就是将涂抹Flux的基板固定在真空板上，然后进行接下来的步骤。不过，随着先进封装密度越来越高，Flux残留物对先进封装造成了很多的干扰。比如，在硅光芯片里，Flux残留物会降低耦合的效率。
 
张赞彬指出：“通过引入Fluxless工艺，能够显著降低TCB工艺的复杂性，包括减少提前加Flux，黏结后清洗Flux等方面的工序。Fluxless工艺采用的是甲酸，通过甲酸蒸汽去除芯片和基底中的氧化物。并且，为了保证安全生产，库力索法相关设备经过了所有甲酸方面的安全认证。”
 
在媒体会上，张赞彬分享了该公司Fluxless设备——APTURA系列的相关情况。
 

APTURA系列，图源：库力索法

 
当然，在先进封装方面，目前Hybrid Bonding（混合键合）技术的呼声很高。对此，张赞彬解读称：“现在Hybrid Bonding最大的问题就是良率，其采用的是全新的工艺流程，还存在很多问题，我觉得Hybrid Bonding是下一代，现在成本太高了。TCB目前还会是主流，并且Fluxless TCB工艺已经是非常成熟的工艺了。”
 
在先进封装领域，除无助焊剂热压之外，库力索法的产品和研发计划还包括晶圆级封装、SiP、高精度倒装芯片、光刻和混合焊接等应用。