光刻机与贴片机
发布时间:2011/8/24 15:40:10 访问次数:1986
光刻机与贴片机分别是集成电路制造和组装制造的关键设备,而集成电路制造和组装制造则是电子制造产业中最关键、规模最大的两个行业,因此行业中通常以拥有这两种设备的数量和水平,作为衡量一个国家或地区的半导体制造和电子整机制造能力和水平的标志。
光刻机与贴片机横跨电子、机械、自动化、光学、计算机等众多学科,涉及精密光电子、高速高精度控制、精密机械加工、计算机集成制造等核心技术,是典型的机光电一体化高科技领域产品。特别是光刻机处于整个电子产业技术发展的制高点上,对于实现由电子制造大国向电子制造强国的转变至关重要。
1.光刻机
1)光刻技术与光刻机
光刻技术作为半导体产业的核心技术,在半个世纪的进化历程中为整个产业的发展提供了最为有力的技术支撑。集成电路已经从20世纪60年代的每个芯片上仅儿十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件。
光刻技术是集成电路的关键技术之一,它是整个产品制造中重要的经济影响因素,光刻成本占据了整个制造成本的35%。光刻也是决定了集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因,如果没有光刻技术的进步,集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。
半导体光刻技术的水平,决定了硅技术特征尺寸。近年来硅技术特征尺寸从130nm.90nm.65nm、45nm到32nm,进而向22nm以下前进。每一个先进工艺技术节点的实现’都离不开光刻技术的支持,都需要相应高精度高分辨力图形转印的光学曝光设备,即可以达到工艺技术要求的光刻机。
2)光刻机的发展
光刻机是一种高精度自动曝光工具,这是光刻工程的核心部分,其造价昂贵(新型光刻机价格高达7000万美元),可称为世界上最精密的仪器。
作为实现半导体集成电路技术不断发展的关键设备,光刻机自1978年诞生以来,随着集成电路由微米级向纳米级发展,光刻采用的光波波长也从近紫外( NUV)区间的436nm.365nm波长进入到深紫外(DUV)区间的248nm、193nm波长。目前大部分芯片制造工艺采用了248nm和193nm光剡技术。目前对于13. 5nm波长的极端远紫外(EUV)光刻技术研究也在提速前进。期间曾经被业界看好的15 7nm波长的光刻机,由于自身的不足和下一代EUV技术的兴起实际上已经半途而废。
3)传统光刻机的延续与EUV
传统的光刻机寿命已超出了很多人的预期,193nm光刻技术借助于沉浸式技术,已经能够延续到llnm工艺,这为相当一段时间内半导体集成电路的继续发展,提供了稳定的技术支撑,但传统的光刻机的寿终正寝与它的诞生一样势在必行。
EUV(极紫外线光刻技术)是下一代光刻技术(<32nm节点的光刻技术)。它是采用波长为13.4nm的软x射线进行光刻的技术。EVU技术虽然进展坎坷、商业化困难重重,但是这项技术前景仍然被看好。
2.贴片机
1)电子组装技术与贴片机
电子组装处于电子产业链中端,属于对成本效率敏感的低附加值加工行业,特别是对于占电子产品大多数的民用产品,成本效率更是至关重要;而电子产品微小型化、多功能化的发展趋势使电子组装成本上升,给电子组装设备带来前所未有的挑战。
贴片机是当代主流电子组装技术( SMT)生产设备中价值比重最大、技术含量最高、对整个组装生产能力和效率影响最大的电子制造设备。SMT组装生产线的选择和配置,关键在贴片机。在电子信息行业中,拥有贴片机的数量和先进程度,已经成为一个企业、地区或国家的电子制造能力的标志。
尽管贴片机的精密和技术复奈程度低于光刻机,但贴片机对于速度、效率和柔性的要求一点也不逊于光刻机。在电子组装领域,贴片机是典型的高速度、高精度、高效率的专用电子设备;贴片机在整个工艺流程中对生产效率、产品质量具有关键作用。
贴片机实际上是一种精密的工业机器人系统,它充分发挥现代精密机械、机电一体化、光电结合以及自动化技术与计算机控制技术综合的高技术成果,实现高速度、高精度、智能化电子组装制造。
2)贴片机的发展
贴片机从20世纪70年代末诞生以来,其贴装要求(主要是速度和精确度的要求),随着电子信息产业的高速发展以及元器件的微小型化和高密度组装的发展,已经今非昔比。对于用于批量生产的主流贴片机而言,迄今从技术上经历了3代发展。
第一代贴片机是在20世纪70年代到80年代初期,采用的机械对中方式决定了贴装速度低(1~1.5s/片),贴装准确度也不高(X-y定位±0.1mm),但已经具备了现代贴片机的全部要素,适应当时的元器件水平和组装技术的要求。
20世纪90年代出现的第二代贴片机,采用光学对中系统,使贴片速度和精确度大幅度提高,并在发展过程中逐渐形成以贴装片式元件为主、注重贴装速度的高速机(又称CHIP元件贴装机或射片机)和以贴装各种IC、异型元件为主的多功能机(又称泛用机或IC贴装机)两个功能和用途明显不同的机种。高速机的贴装速度已经达到0.06s/片的数量级,接近机电系统的极限;而多功能机则可达到贴装节距为0.3mm的QFP的水平,可以贴装所有lC和异型元件。但随着SMT高速发展和元器件的进一步微小型化,这一代贴片机逐渐力不从心,已经逐渐退出主流生产厂商的视野。
第三代贴片机是20世纪90年代末开始,在SMT产业高速发展和电子产品需求多元化、品种多样化的推动下发展起来的。一方面,各种IC新的微小型化封装和0402片式元件对贴片技术提出更高要求,另一方面电子产品的复杂程度和安装密度的进一步提高,特别是多品种小批量的趋势,促使贴装设备适应组装技术和封装需求催生出第三代贴片机。
3)第三代贴片机特点——高性能和柔性化
①将高速机和多劝能机合二为一。通过模块化/模组式/细胞机的灵活结构,只需选择不同的结构单元即可在一台机器上实现高速机和泛用机的功能。例如实现自0402片式元件至50mm×50mm、0.5mm节距集成电路贴装范围和150000片/h的贴装速度。
②兼顾贴装速度和准确度。新一代贴片机采用高性能贴片头、精密视觉对准、高性能计算机软硬件系统,例如在一台机器上实现45000片/h的速度和4Sigma下50μm或更高的贴装准确度。
③高效率贴装。通过高性能贴片头、智能供料器等技术使贴片机实际贴装效率达到理想值的80%以上。
④高质量贴装。例如通过Z向尺寸准确测量和控制贴装力,使元器件与焊膏接触良好,或者应用APC控制贴装位置,保证最佳焊接效果。
⑤单位场地面积的产能比第二代机器提高1~2倍。
⑥可实现堆叠组装(PoP)。
⑦智能化软件系统,例如高效率编程、可追溯系统。
图4.5.2所示为新一代模组式贴片机及高速贴片头的实例。 UC2844BNG
光刻机与贴片机分别是集成电路制造和组装制造的关键设备,而集成电路制造和组装制造则是电子制造产业中最关键、规模最大的两个行业,因此行业中通常以拥有这两种设备的数量和水平,作为衡量一个国家或地区的半导体制造和电子整机制造能力和水平的标志。
光刻机与贴片机横跨电子、机械、自动化、光学、计算机等众多学科,涉及精密光电子、高速高精度控制、精密机械加工、计算机集成制造等核心技术,是典型的机光电一体化高科技领域产品。特别是光刻机处于整个电子产业技术发展的制高点上,对于实现由电子制造大国向电子制造强国的转变至关重要。
1.光刻机
1)光刻技术与光刻机
光刻技术作为半导体产业的核心技术,在半个世纪的进化历程中为整个产业的发展提供了最为有力的技术支撑。集成电路已经从20世纪60年代的每个芯片上仅儿十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件。
光刻技术是集成电路的关键技术之一,它是整个产品制造中重要的经济影响因素,光刻成本占据了整个制造成本的35%。光刻也是决定了集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因,如果没有光刻技术的进步,集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。
半导体光刻技术的水平,决定了硅技术特征尺寸。近年来硅技术特征尺寸从130nm.90nm.65nm、45nm到32nm,进而向22nm以下前进。每一个先进工艺技术节点的实现’都离不开光刻技术的支持,都需要相应高精度高分辨力图形转印的光学曝光设备,即可以达到工艺技术要求的光刻机。
2)光刻机的发展
光刻机是一种高精度自动曝光工具,这是光刻工程的核心部分,其造价昂贵(新型光刻机价格高达7000万美元),可称为世界上最精密的仪器。
作为实现半导体集成电路技术不断发展的关键设备,光刻机自1978年诞生以来,随着集成电路由微米级向纳米级发展,光刻采用的光波波长也从近紫外( NUV)区间的436nm.365nm波长进入到深紫外(DUV)区间的248nm、193nm波长。目前大部分芯片制造工艺采用了248nm和193nm光剡技术。目前对于13. 5nm波长的极端远紫外(EUV)光刻技术研究也在提速前进。期间曾经被业界看好的15 7nm波长的光刻机,由于自身的不足和下一代EUV技术的兴起实际上已经半途而废。
3)传统光刻机的延续与EUV
传统的光刻机寿命已超出了很多人的预期,193nm光刻技术借助于沉浸式技术,已经能够延续到llnm工艺,这为相当一段时间内半导体集成电路的继续发展,提供了稳定的技术支撑,但传统的光刻机的寿终正寝与它的诞生一样势在必行。
EUV(极紫外线光刻技术)是下一代光刻技术(<32nm节点的光刻技术)。它是采用波长为13.4nm的软x射线进行光刻的技术。EVU技术虽然进展坎坷、商业化困难重重,但是这项技术前景仍然被看好。
2.贴片机
1)电子组装技术与贴片机
电子组装处于电子产业链中端,属于对成本效率敏感的低附加值加工行业,特别是对于占电子产品大多数的民用产品,成本效率更是至关重要;而电子产品微小型化、多功能化的发展趋势使电子组装成本上升,给电子组装设备带来前所未有的挑战。
贴片机是当代主流电子组装技术( SMT)生产设备中价值比重最大、技术含量最高、对整个组装生产能力和效率影响最大的电子制造设备。SMT组装生产线的选择和配置,关键在贴片机。在电子信息行业中,拥有贴片机的数量和先进程度,已经成为一个企业、地区或国家的电子制造能力的标志。
尽管贴片机的精密和技术复奈程度低于光刻机,但贴片机对于速度、效率和柔性的要求一点也不逊于光刻机。在电子组装领域,贴片机是典型的高速度、高精度、高效率的专用电子设备;贴片机在整个工艺流程中对生产效率、产品质量具有关键作用。
贴片机实际上是一种精密的工业机器人系统,它充分发挥现代精密机械、机电一体化、光电结合以及自动化技术与计算机控制技术综合的高技术成果,实现高速度、高精度、智能化电子组装制造。
2)贴片机的发展
贴片机从20世纪70年代末诞生以来,其贴装要求(主要是速度和精确度的要求),随着电子信息产业的高速发展以及元器件的微小型化和高密度组装的发展,已经今非昔比。对于用于批量生产的主流贴片机而言,迄今从技术上经历了3代发展。
第一代贴片机是在20世纪70年代到80年代初期,采用的机械对中方式决定了贴装速度低(1~1.5s/片),贴装准确度也不高(X-y定位±0.1mm),但已经具备了现代贴片机的全部要素,适应当时的元器件水平和组装技术的要求。
20世纪90年代出现的第二代贴片机,采用光学对中系统,使贴片速度和精确度大幅度提高,并在发展过程中逐渐形成以贴装片式元件为主、注重贴装速度的高速机(又称CHIP元件贴装机或射片机)和以贴装各种IC、异型元件为主的多功能机(又称泛用机或IC贴装机)两个功能和用途明显不同的机种。高速机的贴装速度已经达到0.06s/片的数量级,接近机电系统的极限;而多功能机则可达到贴装节距为0.3mm的QFP的水平,可以贴装所有lC和异型元件。但随着SMT高速发展和元器件的进一步微小型化,这一代贴片机逐渐力不从心,已经逐渐退出主流生产厂商的视野。
第三代贴片机是20世纪90年代末开始,在SMT产业高速发展和电子产品需求多元化、品种多样化的推动下发展起来的。一方面,各种IC新的微小型化封装和0402片式元件对贴片技术提出更高要求,另一方面电子产品的复杂程度和安装密度的进一步提高,特别是多品种小批量的趋势,促使贴装设备适应组装技术和封装需求催生出第三代贴片机。
3)第三代贴片机特点——高性能和柔性化
①将高速机和多劝能机合二为一。通过模块化/模组式/细胞机的灵活结构,只需选择不同的结构单元即可在一台机器上实现高速机和泛用机的功能。例如实现自0402片式元件至50mm×50mm、0.5mm节距集成电路贴装范围和150000片/h的贴装速度。
②兼顾贴装速度和准确度。新一代贴片机采用高性能贴片头、精密视觉对准、高性能计算机软硬件系统,例如在一台机器上实现45000片/h的速度和4Sigma下50μm或更高的贴装准确度。
③高效率贴装。通过高性能贴片头、智能供料器等技术使贴片机实际贴装效率达到理想值的80%以上。
④高质量贴装。例如通过Z向尺寸准确测量和控制贴装力,使元器件与焊膏接触良好,或者应用APC控制贴装位置,保证最佳焊接效果。
⑤单位场地面积的产能比第二代机器提高1~2倍。
⑥可实现堆叠组装(PoP)。
⑦智能化软件系统,例如高效率编程、可追溯系统。
图4.5.2所示为新一代模组式贴片机及高速贴片头的实例。 UC2844BNG
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