隨著半導體技術向先進封裝、異構集成和高可靠性方向快速演進，鍵合工藝正在成為決定產(chǎn)品良率與性能的關鍵環(huán)節(jié)。半導體鍵合（wire bonding, die bonding, flip-chip bonding, thermocompression, ultrasonic bonding, hybrid bonding 等）是封裝與先進互連的核心環(huán)節(jié)。過程中的微小力、短時脈沖力和高動態(tài)變化直接決定粘接質(zhì)量、良率與器件可靠性。如何精準感知、實時監(jiān)控并穩(wěn)定控制鍵合過程中的力變化，正成為半導體制造向高質(zhì)量、智能化升級必須解決的問題。

鍵合的真實挑戰(zhàn)：

問題往往發(fā)生在“瞬間”

無論是熱壓鍵合、倒裝芯片綁定，還是晶圓對晶圓鍵合，工程實踐中普遍面臨以下挑戰(zhàn)：

• 鍵合過程中存在瞬態(tài)沖擊力與微小力波動

• 過壓或力分布不均易引發(fā)晶圓裂紋、芯片損傷

• 力變化發(fā)生在毫秒級甚至更短時間窗口

• 傳統(tǒng)靜態(tài)力傳感方案難以真實反映動態(tài)過程

很多鍵合缺陷并非來自溫度或材料本身，而是產(chǎn)生于極短時間內(nèi)的力異常。

如果這些關鍵數(shù)據(jù)無法被捕捉，就無法真正實現(xiàn)工藝優(yōu)化。

奇石樂在半導體鍵合領域的

典型應用

引線鍵合（Wire Bonding）

• 精確檢測焊針首次接觸

• 監(jiān)測壓合力與超聲疊加狀態(tài)

• 提前識別焊針磨損或偏移

倒裝芯片鍵合（Die Bonding/Flip-Chip）

• Die 放置瞬間的沖擊力監(jiān)測

• 壓合過程的力均勻性評估

• 防止隱裂、下沉、虛焊

熱壓/超聲鍵合（TCB/Thermosonic）

• 捕捉高頻振動下的真實受力

• 優(yōu)化溫度 — 時間 — 力的匹配關系

• 提升一致性與可靠性

先進封裝與混合鍵合（2.5D/3D/Hybrid Bonding）

• 超小互連間距

• 極窄工藝窗口

• 對力的重復性要求極高

這些工藝的共同點在于：不僅要測力，更要測“動態(tài)力”。

▲ 力臺測得的O型圈作用力

動態(tài)力測量：

鍵合工藝真正的“關鍵數(shù)據(jù)源”

與傳統(tǒng)測量方式不同，奇石樂基于壓電技術的力傳感器，能夠：

• 實時捕捉高速、微小的力變化

• 同時適用于動態(tài)與準靜態(tài)過程

• 高動態(tài)響應頻率

• 天然適合高速、瞬態(tài)過程

• 可真實還原力的上升、峰值與回落

原本“不可見”的過程變量，轉(zhuǎn)化為可分析、可優(yōu)化的數(shù)據(jù)基礎。

▲ 傳感器測得的啟動下壓和抬起瞬間時候的慣性力波動

鍵合市場的現(xiàn)實與機會

現(xiàn)實情況

• 中低端鍵合設備國產(chǎn)化進展明顯

• 中高端鍵合對穩(wěn)定性、一致性要求極高

• 高動態(tài)、高精度力測量需求正在增加

發(fā)展趨勢

• 先進封裝比例持續(xù)提升

• 國內(nèi)設備廠商加速向中高端突破

• 力測量正從“加分項”變?yōu)?ldquo;基本配置”

在這一過程中，成熟的壓電力測量方案仍具有不可替代的工程價值。

▲ 半導體領域常用壓電傳感器及電荷放大器

總結(jié)

從瞬態(tài)沖擊監(jiān)測到長期工藝穩(wěn)定控制，奇石樂以高精度動態(tài)力測量技術，覆蓋半導體鍵合全流程的關鍵應用場景。