公司與新品介紹

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高精度光柵尺在高速三維接觸深度鉆銑機(jī)中的應(yīng)用

PCB印刷電路板日趨微型化和復(fù)雜化，這就需要電子器件的定位能達(dá)到極高精度。為使定位達(dá)到高精度，各類加工機(jī)廣泛采用直線電機(jī)技術(shù)。ERNST LENZ Maschinenbau是一家開創(chuàng)性的公司，他們提供印刷電路板鉆銑機(jī)。位于德國黑森中部辛恩的這家制造企業(yè)是首家在PCB鉆孔機(jī)上成功應(yīng)用直線電機(jī)技術(shù)的企業(yè)之一。直線電機(jī)技術(shù)還首次應(yīng)用在DRB 610 1+1 PCB鉆銑機(jī)上，該機(jī)在Productronica 2013展會(huì)上展現(xiàn)了其雙主軸的極高動(dòng)態(tài)定位精度（見圖1）。該機(jī)器制造商還選用海德漢LIC 4100絕對(duì)式敞開直線光柵尺保證高精度的位置測(cè)量及運(yùn)動(dòng)速度控制（見圖2）。

圖1 全新DRB 610 1+1 PCB鉆銑機(jī)

技術(shù)先驅(qū)

圖2 LC 4100絕對(duì)式直線光柵尺

LENZ擁有超過40年生產(chǎn)這類系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，是歐洲首批專業(yè)開發(fā)生產(chǎn)PCB鉆孔機(jī)的公司之一。該公司持續(xù)的高質(zhì)量、極高的客戶導(dǎo)向，特別是創(chuàng)新和開創(chuàng)性的機(jī)床結(jié)構(gòu)在市場(chǎng)上獲得了廣泛認(rèn)可。LENZ是第一家發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)較新的直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)在PCB鉆孔機(jī)上應(yīng)用潛力的企業(yè)，自1994年以來，該公司開發(fā)生產(chǎn)了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的PCB鉆孔機(jī)，自1998年起，該公司生產(chǎn)的所有機(jī)器全部采用該技術(shù)。而且，從1996年開始，該公司從采用海德漢公司的封閉式直線光柵尺改為采用敞開式直線光柵尺?！案鼡Q的原因，”LENZ公司總經(jīng)理Uwe Lenz（見圖3）說“是工作噪音低。我們配滾珠絲杠的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)仍采用封閉式直線光柵尺，但升級(jí)到速度更快和更低噪音的直線電機(jī)時(shí)，我們需要一種新的系統(tǒng)，我們很快發(fā)現(xiàn)海德漢提供適合該應(yīng)用的敞開式直線光柵尺。由于我們對(duì)海德漢的產(chǎn)品和服務(wù)非常滿意，現(xiàn)在全新DRB 610 1+1 PCB鉆銑機(jī)同樣采用海德漢LIC 4100絕對(duì)式敞開直線光柵尺?！?/p>

敞開式直線光柵尺提升機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能。

LENZ又一次開創(chuàng)市場(chǎng)先河，率先開發(fā)出市場(chǎng)所需的DRB（鉆孔、切割，運(yùn)送）610 1+1系統(tǒng)，并于2013年11月面世。該機(jī)的突出特點(diǎn)是擁有沿全部三個(gè)軸的接觸深度鉆孔與接觸深度銑削（也即Z軸控制的深度鉆孔/銑削）能力，速度快，精度高。

最新開發(fā)的DRB 610 1+1結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積僅1 410 mm×1 620 mm，而加工區(qū)達(dá)610 mm×650 mm。該機(jī)的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是擁有2 400刀位的大型橫向刀帶。刀具的換刀操作采用獨(dú)立刀帶驅(qū)動(dòng)，因此X軸不需要定位大量刀具，顯著減輕了該軸的工作負(fù)荷。因此可用更小規(guī)格的驅(qū)動(dòng)，使該機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊。“另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是操作人員可在機(jī)器加工的同時(shí)換刀，”Uwe Lenz說。現(xiàn)在，配雙主軸的全自動(dòng)鉆銑機(jī)能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)深度鉆孔和銑削（電路板自動(dòng)裝入和運(yùn)出）。

PCB電路板上的孔徑越來越小，經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行大批量生產(chǎn)需要高精度、高性能并且過程安全。為達(dá)到最高鉆孔生產(chǎn)力，氣浮軸承的主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)300 000 r/min，鉆孔深度達(dá)50μm，定位精度達(dá)到±3μm。滾柱軸承主軸適用于1.5mm至6.35mm較大孔的鉆孔與銑削，而銑削深度精度高達(dá)±10μm。Uwe Lenz補(bǔ)充說，“主軸不是獨(dú)自工作，而是順序工作，這是1+1后綴型號(hào)命名的原因?！?/p>

不僅主軸轉(zhuǎn)速極高-X、Y和Z軸加速度也非常大?！懊糠昼娨M(jìn)行1 000次鉆孔，X軸和Y軸的加速度幾乎達(dá)到2 g和Z軸達(dá)到3 g以上，”Uwe Lenz解釋說。Sieb&Meyer公司的 CNC 84.00數(shù)控系統(tǒng)需要在極短的時(shí)間內(nèi)得到直線電機(jī)的位置信息，只有這樣才能在如此高的加速度條件下進(jìn)行高精度運(yùn)動(dòng)，為此，選用海德漢公司的LIC 4100進(jìn)行X軸、Y軸和Z軸的高精度定位。CNC 84.00是為PCB行業(yè)的鉆孔機(jī)專門開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。高性能的軟件與硬件使該鉆孔機(jī)在生產(chǎn)中具有最高精度、最高生產(chǎn)力和最高可靠性。

高質(zhì)量掃描提供了功能安全性

位置測(cè)量應(yīng)用的直線光柵尺是機(jī)床達(dá)到高精度定位不可或缺的手段。直線光柵尺直接且立即測(cè)量進(jìn)給軸的實(shí)際位置。除絕對(duì)式位置測(cè)量外，LIC 4100敞開式直線光柵尺還具有1 nm的高分辨率及高速純串行EnDat 2.2接口。絕對(duì)式直線光柵尺在開機(jī)時(shí)就能立即提供當(dāng)時(shí)的位置值，它不需要執(zhí)行參考點(diǎn)回零操作，因此技術(shù)可靠性高和安全性強(qiáng)。絕對(duì)式直線光柵尺特別適應(yīng)于直接驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。一旦開機(jī)啟動(dòng)，上層電子系統(tǒng)立即能檢測(cè)到實(shí)際位置和換向偏移量，并立即為電機(jī)供電并使電機(jī)在閉環(huán)中。關(guān)鍵工作狀態(tài)都能安全地控制，例如開啟直接驅(qū)動(dòng)的垂直軸或急停后的退刀。在高動(dòng)態(tài)應(yīng)用中，極高的測(cè)量信號(hào)質(zhì)量能改善速度控制和定位性能。

“由于它采用獨(dú)特的掃描技術(shù)，這些光柵尺對(duì)污染不敏感，因此可以確保設(shè)備的高可靠性和高速度，同時(shí)能達(dá)到1 nm的高分辨率，”海德漢公司（西部地區(qū)）銷售經(jīng)理Markus Hanelt說。為達(dá)到極小測(cè)量步距要求，增量刻軌的測(cè)量信號(hào)用大倍頻細(xì)分并與絕對(duì)刻軌一起提供絕對(duì)位置信息。由于它的分辨率高，因此伺服放大器的控制環(huán)增益大，即使運(yùn)動(dòng)速度很低也能達(dá)到極高控制和定位精度。“LIC 4100的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是它允許的溫度范圍寬，達(dá)到-10～+70°C，”Markus Hanelt補(bǔ)充說。該系列光柵尺有多個(gè)版本：溫度穩(wěn)定性最高的Zerodur玻璃陶瓷光柵尺，從玻璃光柵尺到長(zhǎng)度達(dá)28 440 mm的鋼帶光柵尺。

最新掃描方法還提供極高的功能安全性。海德漢公司Metallur工藝的準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)光柵具有超強(qiáng)抗污染能力，因此能顯著提升光柵尺可靠性。光柵刻線邊緣清晰度高且一致性好，細(xì)分誤差極小，能達(dá)到納米級(jí)，因此它能滿足直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作平穩(wěn)要求及控制環(huán)高增益要求。在開發(fā)該光柵尺中還考慮到升級(jí)的兼容性?！癓IC 4100安裝尺寸與市場(chǎng)上暢銷的海德漢LIDA 400增量式直線光柵尺一致，”海德漢公司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理Reinhard Kuhn說?！耙虼丝梢院苋菀椎靥鎿Q現(xiàn)在用在加工機(jī)中的光柵尺，將其換為絕 對(duì)式測(cè)量技術(shù)。只需相應(yīng)調(diào)整后續(xù)電子電路?！?/p>

圖4 DRB 610 1+1的加工區(qū)：右側(cè)為雙主軸配置，中左位置是直線電機(jī)的定子以及相應(yīng)的X軸的LIC 4100鋼帶光柵尺

數(shù)字接口還有更多功能優(yōu)點(diǎn)。通過該接口傳輸?shù)慕^對(duì)刻軌信號(hào)、增量刻軌信號(hào)和位置值計(jì)算的評(píng)估數(shù)字實(shí)時(shí)報(bào)告光柵尺狀態(tài)?！霸u(píng)估數(shù)字讓我們能非常方便地確定光柵尺與運(yùn)動(dòng)方向的對(duì)正情況，”Reinhard Kuhn說。還能報(bào)告信號(hào)質(zhì)量情況，提供工作冗余信息，因此還便于定義保養(yǎng)間隔時(shí)間。這是光柵尺高可靠性的基本前提條件。

結(jié)論

為了在一年內(nèi)快速完成從初步設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品定型，必須考慮許多因素。首先，必須建立一支富有創(chuàng)造性的團(tuán)隊(duì)，如LENZ；其次，選用創(chuàng)新產(chǎn)品，例如Sieb&Meyer公司的CNC 84.00數(shù)控系統(tǒng)和海德漢公司的LIC 4100敞開式直線光柵尺；第三，最大限度消除各方之間障礙，快速解決任何問題。Uwe Lenz認(rèn)為快速開發(fā)特別成功的一項(xiàng)因素是“我們與海德漢公司間的愉快合作，海德漢為我們提供的測(cè)量技術(shù)是我們超過25年來所生產(chǎn)機(jī)器的關(guān)鍵?！?/p>

圖5 氣浮軸承的主軸，橫向安裝的Z軸的LIC 4100光柵尺

應(yīng)用材料公司的創(chuàng)新硬掩模材料技術(shù)解決銅互連圖形生成的挑戰(zhàn)

全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體、平板顯示和太陽能光伏行業(yè)精密材料工程解決方案供應(yīng)商應(yīng)用材料公司，近日推出全新的Applied EnduraCirrusTMHTX物理氣相沉積(PVD)*系統(tǒng)，采用突破性硬掩模技術(shù)，可支持10 nm及更小的銅互連圖形生成。芯片尺寸的不斷縮小需要更先進(jìn)的硬掩模技術(shù)，從而保證緊湊、微型互連結(jié)構(gòu)的完整性。隨著這一全新技術(shù)的推出，應(yīng)用材料公司成功延續(xù)氮化鈦（TiN*，半導(dǎo)體行業(yè)的首選硬掩膜材料）金屬硬掩模，滿足未來先進(jìn)微芯片銅互連圖形生成的需求。

應(yīng)用材料公司金屬沉積產(chǎn)品業(yè)務(wù)部副總裁兼總經(jīng)理Sundar Ramamurthy博士表示：“解決先進(jìn)互連圖形生成的挑戰(zhàn)是金屬硬掩模精密工程領(lǐng)域的關(guān)鍵。應(yīng)用材料公司過去數(shù)十年來始終致力于將PVD技術(shù)應(yīng)用于TiN膜工程領(lǐng)域，Cirrus HTX TiN系統(tǒng)的推出是我們的又一大創(chuàng)新力作。結(jié)合我們獨(dú)特的VHF*技術(shù)，這款新產(chǎn)品使客戶能靈活地調(diào)整TiN硬掩模的壓縮和拉伸應(yīng)力，從而克服系統(tǒng)整合方面的具體挑戰(zhàn)?！?/p>

當(dāng)今的先進(jìn)微芯片技術(shù)能夠?qū)?0 000 m長(zhǎng)的銅線裝入100 mm2的狹小空間內(nèi)，將其堆疊成10層，在層與層之間有多達(dá)100億個(gè)通孔或垂直互連。金屬硬掩模的作用是保持這些軟ULK*電介質(zhì)中的銅線和通孔的圖形完整性。然而，隨著芯片尺寸的不斷縮小，傳統(tǒng)TiN硬掩膜層的壓縮應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致ULK薄膜中的狹窄銅線圖案變形或倒塌。以Cirrus HTX沉積的TiN硬掩模則提供了獨(dú)特的應(yīng)力調(diào)節(jié)功能，這一特殊性能加上良好蝕刻選擇性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的的關(guān)鍵尺寸(CD)*線寬控制及通孔對(duì)準(zhǔn)，從而提高產(chǎn)品良率。

TiN硬掩模技術(shù)的突破主要?dú)w功于硅片生產(chǎn)中的精密材料工程，使其制造出高密度、低應(yīng)力的薄膜。在久經(jīng)市場(chǎng)考驗(yàn)的Endura平臺(tái)上，結(jié)合了兼具膜厚度均勻性和低缺陷率，Cirrus HTX系統(tǒng)能夠滿足多互聯(lián)層圖形生成的大規(guī)模量產(chǎn)需求帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

KLA-Tencor推出封裝檢測(cè)新機(jī)臺(tái)滿足先進(jìn)封裝市場(chǎng)需求

電子行業(yè)的最終驅(qū)動(dòng)力來自于客戶對(duì)終端產(chǎn)品的需求。客戶要求產(chǎn)品具有更長(zhǎng)的續(xù)航能力，更低的價(jià)格，更豐富多彩的功能，以及更便捷的網(wǎng)絡(luò)連接。正是由于有這些新的需求，才使得科天（KLA-Tencor）這樣的設(shè)備廠商能夠不斷的進(jìn)步。

科天銷售總經(jīng)理任建宇介紹：消費(fèi)類移動(dòng)電子產(chǎn)品持續(xù)不斷地推動(dòng)著生產(chǎn)更小、更快，且更強(qiáng)大的設(shè)備。先進(jìn)封裝技術(shù)可以帶來設(shè)備性能優(yōu)勢(shì)。但是，封裝生產(chǎn)方法則更為復(fù)雜，這涉及典型的前端IC生產(chǎn)工藝的實(shí)施，以及獨(dú)一無二的工藝。結(jié)合科天在前端半導(dǎo)體工藝控制中的專業(yè)技術(shù)以及在與世界級(jí)的先進(jìn)封裝研發(fā)公司和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合作過程中取得的經(jīng)驗(yàn)，科天開發(fā)出了靈活而高效的缺陷檢測(cè)解決方案，可幫助解決從晶圓級(jí)至最終組件所遇到的封裝挑戰(zhàn)。具體來說，先進(jìn)封裝技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)是滿足更小的封裝尺寸、晶圓級(jí)封裝的問世、傾向于采用前端工藝以及更低的封裝制造成本。區(qū)別于傳統(tǒng)從前端到后端的晶圓級(jí)封裝（WLP）制程，現(xiàn)在已出現(xiàn)了包括TSV、RDL 與Bumping在內(nèi)的中道制程這一階段。由于封裝復(fù)雜度在提升，導(dǎo)致封裝的成本在提高。因此，在封裝技術(shù)中，檢測(cè)和量測(cè)也變得越來越重要?？铺炷軌?yàn)榘雽?dǎo)體封裝提供一整套全面的技術(shù)服務(wù)和支持。

科天日前所推出兩款新產(chǎn)品，可支持先進(jìn)半導(dǎo)體封裝技術(shù)檢測(cè)：CIRCL-AP?和ICOS?T830。CIRCL-AP針對(duì)晶圓級(jí)封裝中多種工藝制程的檢測(cè)與工藝控制而設(shè)計(jì)，不僅擁有高產(chǎn)量，還能進(jìn)行全表面晶圓缺陷檢測(cè)、檢查和測(cè)量。全球現(xiàn)已安裝了多套不同配置的CIRCL-AP系統(tǒng)，用于TSV的開發(fā)和生產(chǎn)、扇出晶圓級(jí)封裝，以及其他晶圓級(jí)封裝技術(shù)以及使用硅通孔技術(shù)(TSV)的2.5D/3D IC集成。

ICOS T830則可提供集成電路(IC)封裝的全自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)，利用高度靈敏的2D和3D來測(cè)量廣范的器件類型和不同尺寸的最終封裝品質(zhì)。ICOS T830系統(tǒng)用于多個(gè)全球IC封裝工廠內(nèi)，針對(duì)廣范的器件類型與不同尺寸的封裝質(zhì)量提供精確反饋。這兩款系統(tǒng)都可以幫助IC制造商和封測(cè)代工廠在采用創(chuàng)新的封裝技術(shù)時(shí)應(yīng)對(duì)各類挑戰(zhàn)，例如更細(xì)微的關(guān)鍵尺寸和更緊密的間距要求。

中國已經(jīng)成為世界最大的電子市場(chǎng)，未來也具有無限的潛力?？铺熘铝τ诜?wù)客戶，貼近市場(chǎng)，因此在中國大陸地區(qū)投入了巨大的努力。未來，科天將與客戶一起，持續(xù)不斷地努力提升良率，改進(jìn)技術(shù)，幫助客戶降低成本，更好的面對(duì)新的技術(shù)挑戰(zhàn)。