黏晶機(Die Bonder)是將半導體晶粒(晶片)以精密定位安裝(接合)到導線架、基板或其他晶粒上的後段製程設備。以吸嘴(collet,工具)將從晶圓切割下來的晶粒 1 顆顆吸取,以高精度、高速度放置到基板的規定位置。接合方式包括環氧樹脂(晶粒黏著膜・銀膠)、共晶合金(AuSi・AuSn)、焊料(Sn 系)、混合鍵合(Cu-Cu 直接接合)等。
黏晶機的主要規格包括:放置精度(±1μm 以下,先進設備為 ±0.5μm 以下)、安裝速度(UPH:Unit per Hour,依封裝類型為 1,000~20,000個/小時)、吸嘴形狀(對應晶粒尺寸與厚度)、可對應的晶粒厚度範圍(對應 <50μm 的薄型晶粒)等。
隨著小晶片、3D IC、Fan-out WLP 的普及,先進封裝用黏晶機的高精度化正快速推進。熱壓接合(TCB:Thermo-Compression Bonding)方式的黏晶機,以熱與壓力將微凸塊(Cu Pillar 凸塊)直接接合到基板的焊墊上。混合鍵合機為了實現 Cu-Cu 直接接合,將對位精度 <0.5μm 與接合後的退火(150~250℃)整合在一起進行。
依用途區分的主要黏晶機類型,有一般封裝用(導線架・BGA 基板用,使用環氧樹脂黏著劑)、覆晶用(接合銅柱至 FC BGA 基板,高精度)、堆疊用(3D NAND 的多晶粒堆疊)、汽車・功率元件用(燒結銀・共晶接合,高可靠度)等。
主要的黏晶機廠商以 ASMPT(ASM Pacific Technology)與 Besi(Datacon)引領全球市場,在日本則有芝浦機電、山葉發動機(Yamaha Motor,IM)、東麗工程(Toray Engineering)投入市場。隨著先進封裝需求擴大,業界整體對超高精度黏晶機(支援 Cu-Cu 直接接合)的投資正在加速。