ERS：直面晶圆针测与先进封装领域的温度挑战

日前，德国企业ERS electronic首度在中国召开媒体见面会。
 
ERS electronic 公司首席执行官Laurent Giai-Miniet和ERS electronic 公司副总裁兼中国区总经理周翔先生出席本次活动，同与会媒体分享了ERS为半导体行业提供的创新温度测试和先进封装领域的解决方案，包括用于晶圆测试的温度卡盘、热拆键合/翘曲矫正一体机，以及独立的翘曲矫正设备等。
 
ERS专注温度卡盘系统
 
温度卡盘主要是应用在晶圆测试的探针台设备中，其作用是提供晶圆测试所需要的温度环境。
 
随着科技的发展，终端电子产品的种类越来越丰富，对芯片测试的需求也就越多。其中最重要的参数便是温度，比如广泛应用在汽车内的芯片，就必须要保证在极寒天气正常运作。在极端的温度下，如果温度卡盘本身的质量不过关，那么就可能导致出现严重的热漂移问题，影响探针和Pad点的对准。
 
ERS自1970年开始涉足晶圆针测温度控制技术研究，深知温度对晶圆测试结果有着重大影响，起初就是做用于晶圆针测（wafer probing）的温度卡盘，在后续的几十年发展历程中，ERS专注于此，历经多次技术和产品迭代，相继推出了一系列温度卡盘系统，以满足市场对温度测试的动态需求。
 

 
以汽车市场为例，实际上ERS很早之前就把研发重点放在了车规级芯片低温测试，希望可以在确保实际测试温度精确性的同时，降低温度转换的时间，提高可靠性和效率。90年代面世的基于纯空气冷却技术的ERS AC3温度卡盘系统很好的实现了这个目标：搭配具备热交换专利技术ACP，使得用于冷却的洁净的干燥空气CDA得到更有效的使用，同时还消除了空气本身固有的热容量较低的问题。目前，应用于全球各大生产车间和研发实验室的该AC3 温度卡盘系统，以其宽泛的温度测试范围、紧凑的冷却机组、低能耗和稳定的纯空气制冷而闻名，也同时成为了ERS公司的旗舰产品。
 
在本次媒体会上，ERS向媒体展示了基于AC3温度卡盘系统升级的新一代旗舰产品——AC3 Fusion。
 
据Laurent介绍，作为对原有低温测试技术的升级迭代，AC3 Fusion不仅精进了能耗控制技术，同时为用户在晶圆针测方面提供了更多的可能性和灵活性。
 

ERS electronic 公司首席执行官Laurent Giai-Miniet
 
在继承了AC3原有特点的基础之上，此次升级迭代不仅体现在机器白色的外观，ERS的软件工程师还将三种经过优化处理的预设模式（ECO、AC3、Turbo）装载到了冷却机中，实现了一台机器集成三种模式，仅需使用一台机器，便可以拥有三种测试模式，为用户大幅节省了生产成本：
 

• ECO模式：节约能耗最高可达65%，是理想的室温或高温晶圆针测的解决方案
• AC3模式：沿用传统的AC3温度卡盘系统，高效循环使用空气，在降低生产成本和提高效率之间做到了完美的平衡
• Turbo模式：与AC3相比，转换时间提高40%，特别适用于零下40度及以下的低温测试

 


除了这三种模式，用户还可以根据测试的需要、预算以及能耗情况自定义适合自己的操作 模式。 此外，最新的Fusion系统还允许用户在探针台上进行操作。只需简单的软件升级，用户便可以在探针台界面上随意切换上述三种模式，进一步简化测试流程。
 
AC3 Fusion主要优势如下：

• 温度范围广：-60℃- +400℃
• 使用CDA空气作为制冷剂
• 无与伦比的可靠性和极长的使用寿命
• 近乎于零的维护要求
• 升温速度极快
• -40℃- +150℃范围内均匀性稳定在±0.5℃
• fA级的超低噪声指标性能
• 适用于各类手动、半自动、全自动探针台
 
除了上述旗舰温度卡盘外，ERS还能提供很多定制卡盘，比如高压大电流卡盘、温度高均匀性卡盘、强真空卡盘、超低噪声卡盘等，以满足市场上的差异化需求。
 
ERS发力先进封装领域
 
除了温度卡盘之外，ERS的另一个主要业务就是围绕先进封装进行布局，做Fan-out扇出型封装的热拆键合与翘曲矫正。
 
随着便携式电子市场规模日益扩大，对体积更小，更具成本效益的封装需求不断增长。这引发了半导体先进封装领域更多有关扇出 (Fan-out)的讨论，其主要特点在于将RDL线层扩展到芯片面积以外，并拥有良好的电气导通能力、可以实现高密度排线、可以实现多个die的复杂集成等多个优点。
 
然而，优势之外，从产品良率和周期时间两方面来看，晶粒偏移和翘曲仍然是大规模量产的瓶颈。为了解决这些问题，设备制造商和材料供应商都进行了多项研究。
 

 
针对上述问题和挑战，涉足先进封装领域多年的ERS公司，结合 50 余年的温度控制技术经验，自 2000 年开始陆续推出晶圆和面板级先进封装解决方案，并研发出了独特的翘曲矫正技术。
 

ERS electronic 公司副总裁兼中国区负责人周翔
 
据周翔介绍，ERS公司提供的全自动热拆键合/翘曲矫正一体机ADM330，全自动翘曲矫正机WAT330，以及全自动面板级热拆键合机APDM650等设备，能够帮助行业更好地应对这些难题。
 



 
另外，随着先进封装技术的广泛应用，看到翘曲正逐渐成为半导体制造业日趋复杂的难题。翘曲可以是由多种因素造成的，其中包括材料性质差异、温度波动以及处理和加工过程中的压力。翘曲的晶圆不仅会引起工艺问题，还会导致生产出残次品，降低良率。
 
为了应对这个问题，今年5月，ERS新开发了一款史无前例的晶圆翘曲测量和分析设备Wave3000，一台可以在一分钟以内精准测量200到300毫米晶圆翘曲并加以分析的机器。机器内置的扫描仪允许系统测量不同的晶圆表面和由不同材料制成的晶圆，比如硅晶圆，化合物晶圆等。其独特的测量方式提供了较大的灵活性，用户可在不同平台上测量，如在顶Pin或是末端执行器上。
 
测量之后，Wave3000生成的交互式晶圆3D视图，用来更好的了解翘曲情况。用户可以旋转、放大、随意操控该3D图像，从任何角度观察翘曲并评估其对晶圆制造过程的影响，这对于确保先进封装设备的质量至关重要。
 
综合来看，这项创新扩大了公司用于扇出式晶圆级封装的自动、半自动和手动热拆键合和翘曲矫正设备的产品组合。Wave3000定位在致力于先进封装技术方面庞大且不断增长的市场的半导体制造商、OSAT和研究机构。
 
ERS持续加码中国市场
 
周翔表示，ERS自2018年进入中国市场，发展非常迅速。2022年，中国区营收已经占到ERS总营收的40%，增速惊人。
 
据悉，ERS后续将持续加大对中国市场的投入，除了向中国市场持续引入产品和服务、提供现场技术支持、维修与售后服务，并且表明未来计划会在中国做研发与制造上的投入。
 
前不久，ERS electronic GmbH宣布公司与上海晶毅电子科技有限公司联手在上海成立ERS中国实验室，旨在为客户提供更优质的产品和服务，并最终推动创新， 实现共同发展。
 

 
周翔指出，这一合作建立的实验室将为双方提供一个为客户展示产品demo、提供现场产品测试的平台。通过技术交流和资源共享，更准确的了解客户的需求，精准定位，从而加速产品开发和市场推广速度。ERS中国实验室将汇集双方专业人才，共同探索新的科技领域，寻求突破和创新。
 
Laurent也对此表示，“这是ERS更进一步接触、聆听中国客户与市场的机会。”