红外焦平面阵列/红外传感器封装

红外焦平面阵列(FPA)是一种二维探测的像素阵列传感器,比如能够将红外线或X射线成像在光学系统的焦平面上。

FPA技术广泛运用于,热成像摄像机、天文仪器、检测系统、医学影像设备、热辐射测定仪、武器制导系统,以及各光谱范围上的电磁波成像测量仪等。

多数情况下,红外焦平面阵列传感器的外形一般比较大,与其它类型的传感器相比,它的特点是具有许许多多小而独立的探测区。为达到合适的工作条件,它们必须在像素等级下连接到一个读出单元(一个或多个读出芯片(ROCs)或ASICs)。因此,极高的像素/凸点数量及密集度,极小的凸点尺寸及间距给封装工艺带来了巨大的挑战。这些都是在选择合适的贴片工艺和设备时必须考虑的难题。

  • 凸点数量密集
  • 凸点数量密集
  • 凸点和焊盘对位不良
  • 凸点和焊盘的精确对位

面临哪些挑战?

  • 像素级连接,极高的像素/凸点数量及密集度,极小的凸点尺寸及间距
  • 要求苛刻的共面性及平整度
  • 需要使用与凸点数量密度相对应的超大键合压力,同时还需避免侧向偏移
  • 通过输入均匀、可控的热量来降低芯片键合压力。
  • 同时具备高光学分辨率和大视场:传感器外形尺寸大但单个凸点直径仅 5 微米
  • 需要洁净室环境以避免颗粉尘污染

    Finetech解决方案

    工艺灵活性

    为了提升凸点连接的共面性,我们通常采用"找平"法处理凸点,即使用特殊的工具将所有的凸点轻微平整化,使它们置于相同高度的平面。

    基于不同的凸点材料(铟、金、金/锡、锡/银、锡/银/铜)、像素点多少、传感器尺寸以及其它变量,是否使用最佳的键合工艺将导致截然不同的结果。

    预焊通常被当作一个中间环节而得到广泛使用,有时候甚至可以作为最终键合工艺。在预焊过程中,每一个凸点在低温(不熔化)及高压力的作用下被相互挤压,因此我们又称之为”冷压焊“。如果需要更可靠的连接,则必须将凸点熔化,那么就需要用到回流焊工艺。这种同时使用温度和压力的焊接工艺,我们称之为“热压焊”。

    同时还可以采用加热可控的共晶焊工艺,这样便可以有效的降低键合压力。同时,利用特定的工艺气体(如雾化甲酸)来实现对各种材料的还原工艺,尤其在铟凸点应用中效果明显。

    FINEPLACER®  系统将以最卓越的工艺灵活性,选择最适合的工艺技术,与你一同迎接挑战。

    大压力、配合加热平台和定制吸头

    • 功能区域及边缘区域
    • 数量密集的凸点要求极大的键合压力
    • 加热平台上的工艺气体保护模块(开腔状态)
    • 加热平台上的工艺气体保护模块(关闭状态)

    贴片臂搭载了最大500N的贴片力控制模块,甚至可以通过特殊定制而实现压力更大化。

    Finetech提供了加强型加热平台,通过优化设计以满足大压力贴片的应用要求。通过100%平整度设计,有效降低了压焊过程中的侧向偏移风险,从而使键合结果更加理想化。基板通过真空吸附,有效地固定在加热平台上。另外,可选配工艺气体保护模块在惰性气体环境下进行焊接。

    为探测器载体量身定制的芯片取放吸头也是方案中不可或缺的组成部分。这种具有自动调平设计的吸头确保了整个贴装焊接工艺过程的共面性。

    视像系统和镜头移动模块

    对极小的凸点(≤ 5 μm)进行视像对位,则必须采用高分辨率的光学系统。FINEPLACER® 视像对位系统(VAS)有效地提高了对超精细结构的观察能力。通过选择各种不同的照明方式以达到最佳的照明效果,无需为何种材料或何种表面状况而担忧。

    一方面是微小的探测像素(需要高光学分辨率),另一方面是面积巨大的传感器(需要超大的视野来进行传感器与ROCs的对位),这样就形成了一个新的挑战。而Finetech巧妙的运用摄像头移动模块,将这对矛盾迎刃而解。

    集成流程管理 (IPM)

    • Integrated Process Management (IPM)
    • Principle of process gas integration
    • Operating software for bonding

    集成流程管理 (IPM) 是 FINEPLACER®系统1 的核心功能- 汇聚的中心位置。IPM不仅仅在于温度控制。它亦同步协调对所有流程模块及其相关参数的控制。 

    • 控制和精确平衡上下(预)热和冷却的相互作用
    • 控制温度、时间、压力、功率、能量、流量
    • 控制流程燃气集成,以降低焊料污染;尽量降低表面张力和消除球形焊锡残留

    IPM 虽然复杂,但易于使用。通过操作软件的图形用户界面,用户可完美控制所有必要的调节。仅通过拖放,即可确定温度斜率或激活流程模块。所有设置均体现在一个量变曲线中,从而使工作流程非常直观。
     
    操作软件为所有类型的流程提供了一个不断增加的曲线库。它也为统计流程控制提供必要的综合性数据记录功能。
    结合系统至系统的流程转移功能,这将和流程开发一样简单。

    1 FINEPLACER® 芯层提供协调的上下加热,但不支持IPM

    推荐焊接系统

    • FINEPLACER® femto - 全自动亚微米贴片机
    • FINEPLACER® matrix ma - 半自动贴片机
    • FINEPLACER® sigma - 半自动亚微米贴片机
    • FINEPLACER® lambda - 多用途亚微米贴片机
    • FINEPLACER® pico ma - 多功能贴片机
    • FINEPLACER® pico ama - 全自动贴片机

    FINEPLACER®焊接系统主要在如下方面存在差异:

    • 自动化程度
    • 光学分辨率和
    •  贴放精度

    请浏览我们的产品类别,或接洽当地销售联系人,以确定最适合贵方需求的最佳设备解决方案。

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