«Микрорезьба на чипах» — визуальный лазерный маркировочный станок

«Микрорезьба на чипах» — визуальный лазерный маркировочный станок

Вы знаете, как эти QR-коды и серийные номера, меньшие чем нога муравья, точно печатаются на полупроводниковом чипе размером с ноготь?

Ответ кроется в «визуальной лазерной маркировочной машине». Для производства полупроводниковых чипов точность этого оборудования напрямую определяет надежность «паспортной карты» чипа (маркировки для отслеживания) — даже отклонение всего на десятую часть толщины волоса может привести к выходу чипа из строя.

Точность визуальных лазерных маркировочных машин — это не расплывчатое понятие; у неё есть чёткие количественные стандарты, которые сосредоточены на трёх основных параметрах. Основываясь на характеристиках основных моделей отрасли, таких как Han’s LM-N5301B, и специализированного оборудования от Zongheng Laser IC, современный уровень зрелых технологий выглядит следующим образом:

Точность позиционирования: стандартные модели ≤ ±75 мкм, в то время как высококлассные модели достигают ±5~10 мкм. Для наглядного примера, отклонение в 0,01 мм (10 мкм) составляет всего около 1/10 диаметра человеческого волоса, что гарантирует точное размещение маркировки на заданной области микросхемы без касания критических контактов. Точность компенсации угла: справляется с отклонением наклона микросхемы ±15°, при этом автоматическая коррекция снижает угловую погрешность до ≤ ±0,01°. Даже если микросхема слегка смещена, машина может “автоматически выровнять” её перед маркировкой. Точность размера маркировки: позволяет создавать микросимволы размером всего 0,2×0,2 мм (меньше семени кунжута), с шириной линии, регулируемой в пределах 80 ± 20 мкм. Даже линии, слишком тонкие, чтобы их можно было рассмотреть невооружённым глазом, формируются чётко.

«Точность», о которой говорят в промышленности, не является одним отдельным значением, а является результатом совместного действия визуальных систем, лазерных технологий и механической конструкции — без любого из этих компонентов невозможно достичь микрометровой точности.

Причина, по которой визуальные лазерные маркировочные машины могут «вышивать» на чипах, заключается в двух основных технологических прорывах, а также в поддержке вспомогательных систем:.

1. Система визуального позиционирования: Оснащение машин «Проникающим умным глазом» с использованием промышленных камер с разрешением более 5 миллионов пикселей, способных точно фиксировать крошечные характерные точки на чипах; в сочетании с алгоритмами ИИ она в реальном времени вычисляет положение чипа и его угловое отклонение, динамически корректируя координаты маркировки. Даже если чип установлен под углом или смещен, его можно точно отслеживать, обеспечивая точность позиции маркировки.

2. Технология управления лазером: Благодаря формированию лазера в сверхтонкий наконечник и использованию ультрафиолетовых или волоконных лазеров, диаметр фокусной точки можно уменьшить до 10-20 мкм (что эквивалентно 1/5 толщины волоса). В сочетании с высокоскоростным сканированием галво на скорости 3000 мм/с это позволяет чётко маркировать тонкие линии и микросимволы, а также повышает эффективность маркировки.

3. Вспомогательные системы: Дополнительная стабилизация достигается за счёт координированного управления по нескольким осям (например, в пятиосевых маркировочных машинах), которое может адаптироваться к чипам различных типов корпусов; система инспекции с замкнутым контуром выполняет «постпроверку» — после маркировки с помощью визуального контроля обнаруживаются дефекты, такие как сломанные или неполные символы, обеспечивая повторяемость маркировки ≤2 мкрад, полностью соответствующую международным стандартам ISO 13666:2018.

Несмотря на то что заявленная точность устройства может быть высокой, на практике оно всё равно может «не дотягивать» из-за некоторых нюансов. Обратите внимание на эти три ключевых переменных:

Материалы для упаковки микросхем: голые кристаллы, смола и металлические слои имеют разную степень поглощения лазера. Например, металлические слои обладают высокой отражательной способностью, и если параметры лазера не подобраны правильно, это может привести к размытой маркировке и снижению точности.

Условия окружающей среды: Колебания температуры на ±1°C или вибрации в мастерской, превышающие 0,01 мм/с, могут увеличить отклонения точности на 20%. Поэтому на высококлассных линиях производства микросхем внедряются меры по контролю температуры и снижению вибраций.

Выбор оборудования: Для обычных микросхем стандартной точности с точностью ±0,02~0,05 мм будет достаточно; для пластин или ультраминиатюрных микросхем следует выбирать высокоточные модели с точностью ±0,005~0,01 мм, чтобы избежать чрезмерного или недостаточного использования оборудования.

Резюме: Промышленное значение точности

В наши дни визуальные лазерные маркировочные машины стали «стандартным оборудованием» для массово выпускаемых микросхем, таких как SOP, QFN и BGA. Их уровень точности не только удовлетворяет растущий спрос на всё более миниатюрные микросхемы, но и обеспечивает ключевую поддержку управления отслеживаемостью и контроля качества в полупроводниковой промышленности — каждая маленькая метка на микросхеме служит «паспортом» качества. С непрерывным развитием лазерных технологий и технологий компьютерного зрения ИИ точность этого «мастера микро-гравировки» будет продолжать улучшаться в будущем, обеспечивая дополнительный импульс для высококачественного развития полупроводниковой отрасли.