Page 25 - LFWC_NovDec_2018_eMag
P. 25

技术中心 Technologies Center



           灵活的高速键合自动平台                        过主动对准来完成的,但现在越                 于应对前文讨论的光子学制造挑战的

             为了说明我们对自动化解决方                    来越多地使用无源芯片连接完成, 三个关键点 :
          案的理解,这里给出一个案例研究来                    并具有高速、高精度(3µm)芯                •  通过消除在开发阶段已经合格的控
          处理一种关键的制造工艺——芯片键                    片键合设备的可用性。                        制或工艺的变化,硬件和软件级别
          合。图 4 是通常必须用光子学制造的               •  对于 TO-CAN 型产品,激光芯片                的通用平台可以显著降低 NPI 风
          各种部件。这些部件的种类来自不同                    和其他管芯在 90°翻转后连接到                  险。在 R&D/NPI 阶段,一体式芯
          类型 / 代的产品,以支持广泛的数据                  TO 基座或垂直接杆上。为支持即                  片键合设备可用于开发多种类型的
          中心通信网络。不同的成品有几个主                    将推出的 5G 无线部署,波分多                  产品。这些自动机器可以在一台设
          要的工艺步骤 :                            路复用(WDM)激光器和电吸收                   备上处理多种类型的管芯和工艺。
          •  对于 Gold Box 产品,例如带有高             调制激光器(EML)采用低成本                   它们的速度也足够快,可以为设计
            功率激光器的收发器,通常先进行                   TO-CAN 封装。由于需要连接许                 和制造工艺的验证进行小到中等水
            载体 / 底座上的芯片(CoC/CoS)              多管芯,这些 WDM/EML-TO 比               平的批量生产。一旦需求出现并需
            键合,然后将 CoC/CoS 键合到共               传统的 TO-CAN 封装要复杂得多,               要大批量生产,生产线就可以组织
            用底板上,用于封装前镜头 / 镜片                 后者只需要处理 1-2 个管芯。                  成特定的工艺组。
            连接。最新的趋势是需要通过共晶                •  对于硅光子学,更多工艺正在从                 •  大批量、高度混合的光子学制造,
            或环氧树脂键合,将更多的芯片或                   CoC 形式转变为 chip-on-interposer      需要灵活的大批量机器,这些机
            管芯(如激光器、电容和热敏电阻)                  和 chip-on-wafer (CoW)。目前 还        器可通过单台为一个或多个工艺
            连接到公共载体上。                         有许多尚未确定,但未来将依赖                    组覆盖多种管芯、工艺和产品。
          •  对于有源光缆(AOC)和板载光                  于越来越多的晶圆级集成。                      通过引入超快共晶模块,并部署
            学元件(OBO)等 PCB 级产品,                 图 5 是如何组织自动芯片键合工                 多级并行处理来优化速度和吞吐
            管芯直接连接到 PCB 上。需要在              具和工艺以优化效率的示例。图 5 中                   量,例如将材料处理与管芯键合
            PCB 上连接多个管芯,例如垂直               有三列 :左侧列出了用于研发和中小                    步骤分离,并且在零时间浪费的
            腔面发射激光器(VCSEL)阵列、 批量生产的一体式芯片键合机 ;中间                                 情况下在运行中集成工具更换。
            光电二极管(PD)阵列、激光驱                列出了与图 4 中一致的工艺 ;右侧列               •  需要为下一代产品构建 HVM 设
            动器和跨阻抗放大器(TIA)。从               出了 HVM 专用柔性高速键合机。                    备,以实现并行的快速创新。在
            历史上看,最终的镜头连接是通                     以下是了解这种方法将如何有助                   此示例中,3µm 放置精度是使用
                                                                                >5µm 放置精度的目前主流光子学
                                       用于柔性大批量生产的实现方式
                                                                                工艺的进步。除了实现新产品之
                                                          HVM3                  外,管芯键合的高精度还通过在
                                                          (Eutectic/epoxy stamping)
                                 CoC/CoS/CoB              HVM3e                 工艺中尽可能早地收紧装配公差,
              用于原型和小批                                     (Eutectic with heated head -
              量生产的一体机                                     fixed or fast ramp)    来提高制造当前产品的工艺产量。
                                                                                 总之,高速自动化平台不会牺
                                                          HVM3p
                                 AOC/CoB/GB               (Thermal/UV epoxy and
           705/M3                                         eutectic with inline conveyor)  牲灵活性、准确性或可靠性来实现
                                                                             全天候生产,这对于解决大批量、
                                                          H3TO
                                EML/WDM-TO                (Complex TOs, e.g.  高度混合的光子学制造至关重要。
                                 High-power LD            EML/WDM-TO)
                                                          H3LD               R&D 和 HVM 之间的通用平台,以
                                                          (High-power pump laser)
                                                                             及面向未来的精密度,对于快速创
                                  Si/InP-PIC/                                新和降低 NPI 风险,以及提高 HVM
                               WLP/Co-packaging           HVM1 (coming soon)
                                                          (<1 µm)
                                                                             中的生产率、并降低成本,也是至
          图5:图中给出了用于大批量和高度混合光子学制造的实现平台。                                      关重要的。



          激光世界    Laser Focus World China    www.laserfocusworld.com.cn                        Nov/ Dec  2018  23
   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30