公司與新品介紹

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(kāi)創(chuàng)性的公司，他們提供印刷電路板鉆銑機(jī)。位于德國(guó)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(jiàn)圖1）。該機(jī)器制造商還選用海德漢LIC 4100絕對(duì)式敞開(kāi)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(jiàn)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(guò)40年生產(chǎn)這類系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，是歐洲首批專業(yè)開(kāi)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(kāi)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(lái)，該公司開(kāi)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(kāi)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(kāi)式直線光柵尺。“更換的原因，”LENZ公司總經(jīng)理Uwe Lenz（見(jiàn)圖3）說(shuō)“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(kāi)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(kāi)直線光柵尺。”

敞開(kāi)式直線光柵尺提升機(jī)器的動(dòng)態(tài)性能。

LENZ又一次開(kāi)創(chuàng)市場(chǎng)先河，率先開(kāi)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(kāi)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?！傲硪豁?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(shuō)?，F(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(lái)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(guò)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(shuō)，“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。”

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(shuō)。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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(shuō)。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?！癓IC 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(shuō)。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(kāi)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(shuō)。“因此可以很容易地替換現(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(guò)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)。“評(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(shuō)。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(kāi)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(wèn)題。Uwe Lenz認(rèn)為快速開(kāi)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(guò)25年來(lái)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(yáng)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(lái)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(guò)去數(shù)十年來(lái)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)。”

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(lái)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(lái)自于客戶對(duì)終端產(chǎn)品的需求?？蛻粢螽a(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(lái)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(wú)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(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)，科天開(kāi)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(lái)說(shuō)，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(wèn)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(lái)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(kāi)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(lái)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(guó)已經(jīng)成為世界最大的電子市場(chǎng)，未來(lái)也具有無(wú)限的潛力。科天致力于服務(wù)客戶，貼近市場(chǎng)，因此在中國(guó)大陸地區(qū)投入了巨大的努力。未來(lái)，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)。