主要经济体依赖半导体供应来推动高科技创新,并希望保持其在繁荣发展中的核心地位。因此,它们希望培育健康的国内半导体产业,以巩固自身地位并解决运输、供应链和环境方面的担忧,也就不足为奇了。.

目前,全球半导体产业总值超过5000亿美元。欧盟已表明有意投资先进半导体技术,以提高其境内生产的半导体在全球总量中的占比(目前为10%)。欧盟已承诺为数字化项目投入1450亿欧元,并计划促进产业合作,批准更多资金。.

半导体制造厂址的任何转移都可能通过扩建现有设施和新建工厂相结合的方式实现。目前,最大的晶圆制造公司是位于远东地区的独立专业公司,它们与全球各地的半导体公司合作。它们的客户包括无工厂芯片设计公司和半导体原始设备制造商 (OEM)。除了拥有自己的制造工厂来处理各种工艺或几何形状的晶圆外,这些 OEM 还经常与独立合作伙伴合作,生产特定的产品线或利用先进的工艺节点或封装技术等专业能力。.

地域多元化:
半导体制造的地域多元化将通过原始设备制造商 (OEM)、独立制造商和政府之间的合作来实现,以制定长期战略,分担投资负担,并通过减少运输来获得技术进步、经济发展和环境保护等方面的收益。例如,台积电宣布将于2020年在美国与美国政府合作建设一座5纳米晶圆制造工厂。该工厂预计每月可生产2万片晶圆,建设成本超过50亿美元,未来十年总投资将达到120亿美元。

当然,半导体制造涵盖了广泛的技能,从集成电路产品生命周期初期的器件设计,到晶圆制造和后续加工,包括晶圆测试和封装。所有这些工序都可以在同一家工厂完成。或者,裸晶圆或芯片也可以送到其他专门从事单个器件封装或模块组装(例如电源模块或存储模块)的工厂。.

为了使生产在全球范围内更加公平地分配,从而更好地服务客户并减少对环境的影响,设备供应商必须能够提供制造商所需的能力,并为不同地区的设备和流程提供支持。.


半导体封装需求
关于封装,包括半导体 OEM 厂商、独立工厂、封装和模块专家以及表面贴装组装商在内的公司需要获得先进的后端能力,例如精密引线键合、晶圆和芯片键合、芯片独特化和修整以及成型。

雅马哈汽车机器人公司已在后端工艺的晶圆和芯片处理方面确立了自身能力,其一系列高精度倒装芯片固定器和混合贴装机,通过将多芯片处理与高速表面贴装相结合,提高了生产效率并降低了封装成本。.

过去两年,雅马哈公司通过整合自身的表面贴装和机器人技术、新川机械的夹具技术以及Apic Yamada的封装成型和封装技术,加大了对后端能力的投资。此次整合催生了雅马哈机器人控股有限公司(YRH),一家拥有涵盖半导体封装工艺全流程专业知识的新公司,并将雅马哈的一站式服务理念引入后端市场。随着欧洲对本地化封装能力的需求预计不断增长,这家新公司可以利用雅马哈的欧洲网络,为尖端自动化技术提供本地化的销售和支持。.

后端工艺和解决方案:
产品组合涵盖晶圆和倒装芯片固定设备,其XY方向精度高达±5µm,θ方向精度高达±0.5°(3σ),并融合了诸多先进功能,例如采用独特伺服驱动技术的双头设计,可节省空间并提高生产效率。
晶圆固定机具有高度灵活性,支持面朝下和面朝上固定、薄晶圆处理以及2.5D和3D堆叠。支持的工艺包括非导电膏热压键合(TCB-NCP)、非导电膜键合(TCB-NCF)、热压毛细管填充(TC-CUF)以及标准和扇形晶圆封装(FO-WLP)。新川FPB-1w NeoForce封装键合机(图1)可处理NCP/NCF/TC-CUF、C2和C4以及FO-WLP工艺,并具备自动产品类型切换功能。

此外,还有一些线材固定机,其定位精度可达 2µm,速度高达 45ms/2mm,并采用高精度凸点固定技术,确保各种标准晶圆尺寸的质量和控制一致性。UTC5000NeoCu 线材固定机可处理直径为 18-70µm 的导线,并通过惰性气体控制等功能(可通过形状选择和模板简化工艺优化)为用户提供便利。.

图1. FPB-1w NeoForce 多功能封装密封机

此外,该系列产品还包括模块化成型系统(图 2),适用于压缩成型、传递成型、注塑成型和封装等工艺,用于封装集成电路和元器件,以及汽车 ECU 等模块。公司还提供精密冲压模具技术,用于生产高数量、小间距的导向框架。凭借这些能力,公司还能提供用于切割和弯曲导向装置的切割成型垫。.


图2. 高性能成型系统

 

通过开发低温超声波键合等工艺(该工艺速度快,可消除元件和材料的热应力),产品组合还包括用于封装特定产品类型的设备,例如晶体元件(如温控振荡器 (TCXO) 和表面声波 (SAW) 滤波器)、LED 和 CMOS 集成电路。.

该系列精密点胶系统可处理多种工艺,包括点胶LED荧光材料、填料和粘合剂,用于组装频率控制应用的晶体器件。其解决方案涵盖高精度、高速组装原始晶体、固化低颗粒粘合剂、封装检测与测试、多晶体同步频率调谐以及TCXO温度测试,为晶体器件封装和测试提供了一套全面的功能。.


雅马哈已经推出了一系列倒装芯片贴片机,包括YSB55w倒装芯片贴片机,其精度为±5μm,并具备同时拾取8个芯片和同时转移的功能,贴片速度可达13,000 UPH
。

2021年7月,雅马哈对其集后端芯片贴装和表面元件组装于一体的混合型芯片贴装机系列进行了重大升级。新款YRH10(图3)相比上一代产品,产能提升了50%,贴装精度也提升至±15μm,这得益于多喷嘴贴装头、加速晶圆更换和改进的热补偿等新功能。.


图 3. YRH10 混合型倒装芯片固定机和表面贴装机于 2021 年推出。.


YRH10 与 Shinkawa 的 UTC5000NeoCu 导线固定系统结合使用,已成功演示了 MEMS 麦克风生产的完整组装流程。该流程包括将 MEMS 芯片和 ASIC 定位并固定到基板上,使用导线连接两个芯片,以及安装封装的金属盖。.


YRH10 还与雅马哈的 YSM10 高速模块化贴片机配合使用,用于功率模块组装。这两台机器负责将 IGBT 芯片贴装到直接键合铜 (DBC) 基板上,将基板安装到模块的散热底板上,涂覆用于芯片和基板键合的焊料预成型件,以及安装相关的传感器和控制器。.

结论:
提高半导体制造在欧洲的份额,可通过缩短供应链和实现下一代集成电路本地化供应,带来经济、物流和环境效益。政府已宣布相关举措,寻求产业合作伙伴的参与。除了投资设计和制造设施外,芯片和模块封装能力也至关重要。雅马哈通过成立雅马哈机器人控股公司,投资后端自动化技术,为欧洲制造商提供先进的解决方案。

本文由雅马哈机器人SMT部门提供