当前位置:工控会员企业> 首页 >新闻中心>驱动未来智能芯片产业发展 | 从一粒砂到一部智能手机的技术演变


联系我们

名称:福尔哈贝传动技术(太仓)有限公司

地址:江苏省太仓市北京西路6号孵化楼东楼

邮编:215400

电话:0512-53372626

传真:0512-53372629

网址:http://www.faulhaber.cn/

Email:info[at]faulhaber.cn

在线反馈

本网站信息涉及广告内容!

驱动未来智能芯片产业发展 | 从一粒砂到一部智能手机的技术演变

供稿:福尔哈贝传动技术(太仓)有限公司

image.png

微芯片是现代社会的核心技术之一,从咖啡机到通讯卫星,其用途十分广泛。微电子器件制造是一项关键技术,从硅晶体加工到PCB装配,Faulhaber微驱动系统在所有重要的加工环节中都发挥着举足轻重的作用。

 

从石英砂到硅片

 

其实,芯片制造的原材料是再简单不过的砂,准确来说是石英砂。

 

其加工步骤是先将石英砂熔融,抽取出硅,然后凝固,进而形成由单个连续无间断的晶格点阵排列的圆柱,也就是硅锭。接着,将晶圆级硅锭切割成单个硅片,形成晶圆。再将晶圆抛光,直到无暇。在现代芯片中,纳米级芯片需要通过光刻和蚀刻等工艺实现。

image.png

而集成电路是将一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。

 

在这些工艺流程中,机器人需要在所有加工环节中移动晶圆,而其坯件高度敏感,不可发生碰撞。加之系统的空间有限,为了确保结构准确无误,必须非常精确地将其对齐,光刻系统中的激光器光学部件也是如此。


Faulhaber的微驱动系统,例如直流电机、步进电机或压电电机等,可以精确地移动机器人和激光器中具有可靠再现性的部件。

 

引线和合成树脂

 

当晶体硅结构成型后,会被切割为单个芯片坯件,然后接上铝质或金质细线制成的电气连接件(引脚),并通过全自动加工工艺在滚轴上展开。接着,通过特殊的引线键合机将引线端引导至所需位置,然后展开并切割,随后进行软钎焊。

image.png

 

使用拾取和放置方法对PCB进行自动组装

 

接下来,使用黑色合成树脂制成的保护壳对芯片进行封装。该工艺流程与注塑成型类似,不过需要非常高的精度。为了有效保护电路,合成树脂的用量必须非常精准,且不能出现任何突出物,以免妨碍芯片封装或功能使用。

 

因此,需使用电动装置注入树脂:首先,通过主轴将黑色合成树脂输送到注塑模具中。接着,根据精确测量(毫米范围内)的路径将电机切换到反向运行,然后将精确定义的树脂量注入模具中。

 

image.png

机器每小时需处理超过10万个部件

 

一旦该工艺流程完成,电路的外观也就形成,芯片的制造流程也已完成。接着,通过测试分选器进行测试,机器人将芯片运输并放置在测试设备中。由于加工的零件尺寸仅数平方厘米,因此系统零件的尺寸也需要非常精细,驱动系统也必须非常紧凑,还得提供非常高的加速度值。这同样适用于上文提到的引线键合操作。

 

image.png

Faulhaber的微驱动系统为芯片制造带来极大便利

 

在这两种情况下,驱动系统必须以最高精度运行。Faulhaber的微驱动系统,如BX4系列内置运动控制器或直线直流伺服电机的组合均有在这类工艺领域机器上使用。

 

快速封装和探针测试

 

通常,待检测的芯片会装在塑料带上,然后送到微电子制造的下一个阶段:PCB装配。您或许已对这些常见的带芯片的绿色塑料板,各种电子器件、铜导电通路和闪亮的银色焊点等非常熟悉。它们与支撑和连接部件共同组成小型或大型计算机单元,可用于计算机、智能手机、汽车、家用电器、机器和其他产品。每天都有无数的部件安装在PCB上,因此它们是大规模生产。

  

image.png

用包装带封装被测零件

 

该流程一般通过自动贴片机来完成。载有部件的皮带被输送至滚轴上的安装工位中,皮带上的小口袋可容纳部件,皮带边缘的穿孔可实现精确运输。皮带是展开的,以便探头拾取部件。

 

最后一个步骤通常是在负压下进行:首先,以同样的方式拾取和放置部件。然后,将探头移到PCB上的芯片或其它部件连接的开口处。接着,将芯片放在开口上,并将它们焊接到电路板上。

 

这些细如发丝的连接件非常敏感,即使是一毫米的错位,都会导致部件弯曲或损坏。所以精度的重要性不言而喻。

  

image.png

使用转接探针检查芯片

 

同时,大批量生产对产能的要求高,有些机器每小时需处理超过10万个部件。人的肉眼只能看到它们快速移动的阴影。它们对移动传送带和安装头电机的要求很高,这与微电子生产领域类似。

 

随后的质量检查也必须非常快速,因为每个PCB都需要完成全面的测试。连接件的电导率可提供电路功能正常的相关信息。为了对其进行测量,将极小的探针引导至单独的连接件处(一次两根或以上),并置于电压下。然后对每个零件重复此操作,直到检查完所有的导电路径。

 

image.png

对硅晶片进行最终的光学检查

 

然而,这个工艺流程看似简单,但并不容易,因为电路板的产量通常以百万计。因此,全自动测试机必须需具备处理大批量部件的能力。例如,探针快速移动时,相应的驱动速度能与之匹配。


发布时间:2020年3月26日 17:45 人气: 审核编辑:李娜

我来评价

评价:
一般