引线键合机

光子引线键合技术实现多光子芯片混合组装近日，由Nanoscribe公司的Matthias Blaicher博士携手Muhammed Rodlin Billah博士组成了一个德国光子学，量子电子学和微结构技术研究团队，利用光子引线键合技术，实现了硅光子调制器阵列与激光器和单模光纤之间的键合，制造出光通信引擎。此项研究成果发表在《自然-光：科学与应用》国际学术期刊上。（Light: Science & Applications）研究人员利用Nanoscribe公司先进的3D光刻技术将光学引线键合到芯片上，从而有效地将各种光子集成平台连接起来。此外，研究人员还简化了先进的光学多阶模块的组装过程，从而实现了从高速通信到超快速信号处理、光传感和量子信息处理等多种应用的转换。什么是光子引线键合技术自由光波导三维(3D)纳米打印技术，即光子引线键合技术。该技术可以有效地耦合在光子芯片之间，从而大大简化了光学系统的组装。光子丝键合的形状和轨迹具有关键优势，可替代依赖于技术复杂且昂贵的高精度对准的常规光学装配技术。 光子引线键合技术的重要性光子集成是实现各种量子技术的关键方法。该领域的大多数商业产品都依赖于需要耦合元件的光子芯片的独立组装，如片上适配器和体微透镜或重定向镜等。组装这些系统需要复杂的主动对准技术，在器件开发过程中持续监控耦合效率，成本高且产量低，使得光子集成电路（PIC）晶圆量产困难重重。 研究人员使用Nanoscribe的增材纳米加工技术，结合了常规系统的性能和灵活性，实现整体集成的紧凑性和可扩展性。为了在光子器件上设计自由形式的聚合物波导，该团队依靠光子引线键合技术，实现全自动化高效光学耦合。光子引线键合技术的可微缩性和稳定性在实验室中，研究人员设计了100个间隔紧密的光学引线键（PWB）。实验结果为简化先进光子多芯片系统组装奠定了基础。实验模块包含多个基于不同材料体系的光子芯片，包括磷化铟（InP）和绝缘体上硅（SOI）。实验中的组装步骤不需要高精度对准，研究人员利用三维自由曲面光子引线键合技术实现了芯片到芯片和光纤到芯片的连接。 在制造PWB之前，研究人员使用三维成像和计算机视觉技术对芯片上的对准标记进行了检测。然后，使用Nanoscribe双光子光刻技术制造光学引线键，其分辨率达到了亚微米级。研究团队将光学夹并排放置在设备中，以防止高效热连接中的热瓶颈。混合多芯片组件（MCM）依赖于硅光子（SiP）芯片与磷化铟光源和输出传输光纤的有效连接。研究团队还将磷化铟光源作为水平腔面发射激光器（HCSEL），当他们将光学引线键与微透镜结合在一起时，可以方便地将光学平面外连接到芯片表面。验证实验1在第一个实验中，研究团队通过使用深紫外光刻技术制造了测试芯片，结果表明光学引线键能够提供低损耗的光学连接。每个测试芯片包含100个待测试的键合结构，以从光纤芯片耦合损耗中分离出光学引线键损耗。光学引线键的实验室制造可实现完全自动化，每个键的连接时间仅为30秒左右，实验表明该时间可进一步缩短。研究团队还在其他测试芯片上进行了重复实验，验证了该工艺优秀的可重复性。随后，研究人员还进行了-40℃至85℃的多温度循环实验，以证明该结构在技术相关环境条件下的可靠性。实验过程中，光学引线键没有发生性能降低或是结构改变的情况。为了解光学引线键结构的高功率处理能力，研究人员还对样品进行了1550纳米波长的连续激光照射，且光功率不断增加。研究结果显示，在工业相关环境及实际功率水平中，光学引线键可以保证高性能。验证实验2在第二个实验中，研究团队制造了一个用于相干通信的四通道多阶发射机模组。在该模组中，研究人员将包含光学引线键的混合多芯片集成系统与电光调制器的混合片上集成系统相结合，并将硅光子芯片纳米线波导与高效电光材料相结合。实验结果表明，该模组具有低功耗、效率高的优点。更多双光子微纳3D打印技术和产品请咨询Nanoscribe中国分公司纳糯三维科技（上海）有限公司Photonic Professional GT2 双光子微纳3D打印设备Quantum X 灰度光刻微纳打印设备可应用于微光学，微型机械，生物医学工程，力学超材料，MEMS，微流体等不同领域。参考文献：Hybrid multi-chip assembly of optical communication engines via 3-D nanolithographyby Thamarasee Jeewandara , Phys.orghttps://phys.org/news/2020-05-hybrid-multi-chip-optical-d-nanolithography.html

本报合肥12月19日电 记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，即将用于人类首座热核聚变试验堆ITER的高温超导大电流引线的研发获重要进展。该院等离子体所的科研人员，在高温超导大电流引线试验中获得了通过90千安电流的成果。这是迄今世界各国获得的最高纪录。用于本次试验的电流引线是ITER协议签署后的第一个原型尺寸的重要部件。此举表明我国正在顺利执行ITER计划并迈出了关键一步。 　　ITER试验堆的超导电流引线系统又称超导馈线系统，是ITER及未来核聚变反应堆不可或缺的重要系统之一，其加工、制造的质量直接影响到将来ITER的主机磁体能否正常运行。按照ITER各参与国之间采购包的划分，中国将独立承担ITER所有超导馈线系统的设计与制造。ITER主机内部大型超导磁体线圈能产生稳定的磁场来约束等离子体，但为之供电、供冷及测量诊断的低温系统、电源系统以及控制测量系统等，却在主机外部而且距离较远，因此需要设置一个独立的磁体传输线系统即超导馈线系统，来连接磁体线圈与各子系统，实现磁体系统电流、低温冷却和数据信号等的传输。 　　符合ITER要求的是45—68千安的超大电流引线型超导馈线系统。这次用于试验的是一个符合ITER要求的原型尺寸的电流引线，这也是参加ITER计划的七国中第一个成功通过试验的原型尺寸的部件。这种高温超导大电流引线的成功研制，不但使中国可以按时交付ITER所需的超导馈线系统，而且有利于解决聚变堆巨型超导磁体致冷节能的科学问题。

随着集成电路技术的发展，半导体封装技术也在不断创新和改进，以满足高性能、小型化、高频化、低功耗、以及低成本的要求。等离子处理技术作为一种高效、环保的解决方案，能够满足先进半导体封装的要求，被广泛应用于半导体芯片DB/WB工艺、Flip Chip (FC)倒装工艺中。DB工艺前等离子处理芯片键合(Die Bonding)是指将晶圆上切割下来的单个芯片固定到封装基板上的过程。其目的在于为芯片提供一个稳定的支撑，并确保芯片与外部电路之间的电气和机械连接。常用的方法有树脂粘结、共晶焊接、铅锡合金焊接等。在点胶装片前，基板上如果存在污染物，银胶容易形成圆球状，降低芯片粘结度。因此，在DB工艺前，需要进行等离子处理，提高基板表面的亲水性和粗糙度，有利于银胶的平铺及芯片粘贴，提高封装的可靠性和耐久性。在提升点胶质量的同时可以节省银胶使用量，降低成本。WB工艺前等离子处理芯片在引线框架基板上粘贴后，要经过高温使之固化。如果芯片表面存在污染物，就会影响引线与芯片及基板间的焊接效果，使键合不完全或粘附性差、强度低。在WB工艺前使用等离子处理，可以显著提高其表面附着力，从而提高键合强度及键合引线的拉力均匀性，提升WB工艺质量。*WB工艺前处理应用案例Flip Chip (FC)倒装工艺等离子应用在Flip Chip（FC）倒装工艺中，将称为“焊球(Solder Ball)”的小凸块附着在芯片焊盘上。其次，将芯片顶面朝下放置在基板上，完成芯片与基板的连接后，通常需要在在芯片与基板之间使用填充胶进行加固，以提高倒装工艺的稳定性。通过等离子清洗可以改善芯片和基板表面润湿性，提高其表面附着力，进而影响底部填充胶的流动性，使填充胶可以更好地与基板和芯片粘结，从而达到加固的目的，提高倒装工艺可靠性。片式真空等离子清洗机针对半导体行业，DB/WB工艺、RDL工艺、Molding工艺、Flip Chip (FC)倒装工艺等，能够大幅提高其表面润湿性，保证后续工艺质量，从而提高封装工艺的可靠性。设备优势：1. 一体式电极板结构设计，等离子体密度高，均匀性好，处理效果佳2. 双工位处理平台，四轨道同时上料，有效提升产能3. 可兼容多种弹匣尺寸，可自动调节宽度，提升效率并具备弹匣有无或装满报警提示功能4. 工控系统控制，一键式操作，自动化程度高行业应用：1. 金属键合前处理：去除金属焊盘上的有机污染物，提高焊接工艺的强度和可靠性2. LED行业：点银胶、固晶、引线键合前、LED封装等工序中可提高粘和强度，减少气泡，提高发光率3. PCB/FPC行业：金属键合前、塑封前、底部填充前处理、光刻胶去除、基板表面活化、镀膜，去除静电及有机污染物