半导体行业对精密钻孔的需求正在持续增长，这一趋势由多重因素驱动，其中最大的增长领域来自人工智能 (AI) 需求/应用的激增，以及全球范围内供应链多元化的发展趋势，这两大驱动因素都推动了对相关的机械加工和激光扫描加工设备及工具的需求。Novanta研发的Precession Elephant III（简称PEIII）多轴扫描振镜通过提升探针卡、芯粒基板和印刷电路板的产能，助力半导体行业满足市场增长需求。

01 探针卡

探针卡是硅晶圆制造过程中的关键工具，它能够在切割工艺前对晶圆上的电路进行性能评估。探针卡的制造工艺需要极高的精度，从光束扫描角度来说，由于需要零锥度孔（即入口直径与出口直径相同），普通的两轴或三轴扫描头无法满足需求。

要获得零锥度孔，需要采用旋切钻孔技术，这就要求使用五轴扫描头。旋切钻孔技术能够改变可控的攻角，使激光不仅可以垂直于工件表面入射，还可以进行微角度偏转或偏移。

02 芯粒

半导体行业正逐渐从制造集逻辑、存储和 I/O 于一体的单片集成芯片，转向采用芯粒技术——这种模块化且经过验证的组件能够协同工作，构成系统级芯片(SoC)。 

但要使这些基于芯粒的系统正常工作，需要极高的精度——尤其在连接各个组件时，而这正是激光技术的优势所在。在先进封装（尤其是 2.5D 设计）中，芯粒位于中介层上，并通过中介层实现信号连接。为了实现这些连接，工程师们需要钻削硅通孔 (TSV) 或玻璃通孔 (TGV)，且这些微孔必须以微米级精度定位。通孔间距通常为 40 至 50 微米，且基板可能需要多次钻孔，有时甚至需要翻转处理背面。

这样的任务不是普通扫描系统能实现的，它需要全数字扫描系统与高分辨率平台、精密光学元件和超短脉冲激光器协同工作。

03 印刷电路板

印刷电路板制造设备需求持续增长，虽然主轴系统可加工较大尺寸的通孔，但激光技术在钻削微通孔应用上（通常在 25 至 250 微米范围内）具有强大的优势。

整体系统设计与芯粒系统类似，但规模更大。单个 PCB 面板上可能需要钻超过 100 万个孔。为提升产能，每个 XY 工作台最多可配置 4 个扫描头。虽然 PCB 的精度要求略低于芯粒（10 微米 vs 小于5 微米），但重复精度同样重要甚至更为关键。由于CO2激光器通过热加工过程工作，为减少热影响区，钻孔图案会多次重复加工，使每个孔位在再次受激光照射前有冷却时间。若系统无法保持一定时间内的（通常为10-20 分钟）重复加工精度，PCB 面板将因微通孔缺陷无法通过检验。

从晶圆级测试到先进封装和高密度 PCB，激光微加工正赋能下一代电子制造产业。Novanta的Precession Elephant III多轴扫描振镜专为精密钻孔打造，配置专门的光学元器件和数字电子元件，可以应对极为严苛的高精度加工要求。更多产品详情及应用欢迎咨询Novanta中国团队。

转自：Novanta Photonics

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