비전 기술

FCBGA의 플럭스 분사, 인듐 TIM 및 히트 스프레더 조립을 위한 머신비전

AI, HPC 및 자동차 어플리케이션용 고성능 반도체 패키지에 대한 수요가 증가함에 따라 더욱 높은 수준의 열 관리가 요구되고 있습니다. 다이의 열을 히트 스프레더로 보다 효과적으로 전달하기 위해 인듐 기반 열 인터페이스 소재(Thermal Interface Material, TIM) 사용이 점차 확대되고 있으며, 패키지 크기의 증가, TIM 소재의 발전, 새로운 무플럭스(fluxless) 공정의 등장으로 인해 조립 및 비전 요구 사항도 변화하고 있습니다.

이 글에서는 머신비전 관점에서 이러한 변화들을 살펴보고 차세대 인듐 TIM 조립 장비에 미치는 영향을 설명합니다.

머신비전을 활용하면 고성능 FCBGA 패키지의 인듐 TIM 및 히트 스프레더 조립 과정에서 정밀한 정렬과 검사를 수행할 수 있습니다.

인듐 TIM 조립 장비에는 어떤 변화가 일어나고 있나요?

고전력 FCBGA 패키지에서는 다이와 히트 스프레더 간의 열 인터페이스를 형성하기 위해 이미 인듐 및 InAg TIM이 사용되고 있습니다. 현재 플럭스를 사용하는 인듐 TIM 조립 공정에서는 플럭스 분사 검사, 인듐 프리폼 정렬 및 배치 검증, 히트 스프레더 정렬을 위한 비전 기능이 필요합니다.

비전 시스템 설계와 관련된 주요 변화는 다음과 같습니다.

대형 패키지 포맷에서는 배치 성능을 저하시키지 않으면서 더 넓은 시야각(FOV)을 확보해야 합니다.
광학 검사 대상은 컨트래스트가 낮은 플럭스부터 반사율이 높은 인듐 및 금속 히트 스프레더까지 다양합니다.
Z축 편차와 패키지 뒤틀림은 초점과 측정 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

앞으로 무플럭스 인듐 TIM 공정이 도입되면 조립 및 검사 순서가 모두 달라질 수 있습니다. 플럭스 도포 및 검사 공정이 없어지고, 대신 다른 산화막 제어 방식이 도입될 수 있습니다. 다만 인듐 배치와 히트 스프레더 정렬은 여전히 중요한 공정 단계로 유지됩니다.

정밀한 정렬과 공정 제어가 요구되는 고전력 FCBGA 패키지 내의 인듐 TIM 및 히트 스프레더 조립

Metal TIM 조립 공정에서 머신비전의 역할

플럭스 보조 공정에서 비전 시스템은 열 인터페이스가 최종적으로 완성되기 전까지 여러 단계를 지원합니다. 광학 검사 대상은 단계마다 다릅니다. 컨트래스트가 낮은 플럭스, 반사성이 높은 인듐 프리폼, 크기가 훨씬 큰 리드에는 서로 다른 컨트래스트, 시야각(FOV) 및 배치 요구 사항이 적용됩니다.