FLIP CHIP 製程中的上片機 Bond Head 手臂運行狀態？

監診實績｜FLIP CHIP 製程中的上片機 Bond Head 手臂運行狀態？

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Bond Head負責將晶片與連接器連接起來，以實現電氣連接和封裝。該如何確認上片機Bond Head 手臂運行狀態是否穩定呢？

上片機 Bond Head

在半導體封裝過程中，Bond Head負責將晶片與連接器（通常是金線或其他導電線）連接起來，以實現電氣連接和封裝。這些連接通常是在μm甚至nm層級進行的，因此Bond Head需要精確控制力和高度自動化，以確保連接的品質和可靠性。

Bond Head手臂
『上片機 Bond Head』是半導體製造中使用的關鍵零件之一。它是一種用於將晶片精確堆疊在一起以形成多層結構的設備，在三維積體電路（3D IC）的製造中尤其關鍵。Bond Head通常包含一個或多個焊點（鍵合）以及控制和調節機構，以確保晶片之間的穩定連接。在晶片裝載過程中，Bond Head會將新晶片精確地放置在現有晶片上，並使用焊點將它們連接在一起，這就需要高度的精度和穩定性，以確保堆疊層之間的電氣性能和訊號傳輸品質。因此，Bond Head手臂的穩定度深切影響著產品品質。

監測說明

VMS-ML 機器學習智能監控系統
利用ML系統量測，根據Bond head 取放 Die及移動過程中，X軸、Y軸、Z軸動作產生之綜合振動動態，在優良狀態下的進行規範學習，透過重覆性的動作訊號辨識與規範比對結果，檢測手臂是否為穩定運行狀態，當判定為非穩定運作時，提前進行處置，達到機械動作品質檢測與預防保養目的。

量測狀況

量測位置：感測器貼附在管架平台上跟著Bond head 同步移動

快速標定特徵建模：
10秒內監測模型建置完成。

同一機台左右bond head
左右 bond head 動作時序一致，即便找到安裝架設點，左右兩邊bond head 訊號會有部分時間會交疊影響，故無法使用一顆感測器進行兩bond head 同時監測。

結果驗證

Pick Die Check
不同設備，沾膠與對位動作會有機台間差異。

誤判率驗證
連續判定動作1044次，誤判 0 次。

測量結論

利用 VMS-ML 能夠學習正確的製程中的動態訊號，即時判分及給予結果。由上述內容可知，不同機台，目標動作(取die 做塗膠、對位)動態訊號不相同，需依照不同機台建模。系統連續判定1044次，無誤判情形，即VMS-ML誤判率小於1/1000。相同機台更換產品後，動作時序無變化，仍然持續辨識成功。

VMS-ML 機器學習智能監控系統還可藉由趨勢圖能夠提早了解模具是否異常甚至是預測可能損壞的時間點，使用者可藉此依據即時進行預測性維護。幫助產線維持良好運作，避免大量的不良品產生。

VMS-ML 機器學習智能監控系統

及時攔截不良品

常見問題（FAQ）

FLIP CHIP 製程中的 Bond Head 為什麼需要監測？
Bond Head 負責在半導體封裝過程中執行取 Die、移動、對位、沾膠與放置等動作，其穩定性會直接影響晶片堆疊精度、電氣連接品質與封裝可靠性。由於 FLIP CHIP 製程對微米甚至奈米等級精度要求極高，若 Bond Head 手臂運行不穩，可能造成偏位、接合不良、良率下降或大量不良品，因此需要即時監測其動態運行狀態。

Bond Head 手臂運行異常可能造成哪些問題？
Bond Head 手臂若出現振動異常、動作時序偏移、移動不穩或對位誤差，可能導致取 Die 失敗、沾膠異常、對位不良、晶片堆疊偏移、接合品質下降與產品可靠性降低。若異常未被即時發現，也可能造成產線持續生產不良品，增加返工、報廢與停機檢修成本。

VMS-ML 如何監測 Bond Head 的運行狀態？
VMS-ML 機器學習智能監控系統可量測 Bond Head 在取放 Die 與移動過程中，X 軸、Y 軸、Z 軸動作所產生的綜合振動動態訊號。系統會在設備優良狀態下進行規範學習，建立正常動作模型，再透過重複性動作訊號辨識與模型比對，判斷 Bond Head 是否維持穩定運行。

Bond Head 監測為什麼需要依照不同機台建模？
不同機台在取 Die、沾膠、對位與移動過程中的動態訊號可能不同，即使製程目標相似，機構設計、安裝位置、動作路徑與時序仍可能產生差異。因此 VMS-ML 需要依照不同機台建立正常模型，才能降低誤判並提高動作辨識準確度。

同一機台的左右 Bond Head 可以共用一顆感測器監測嗎？
不建議。雖然同一機台左右 Bond Head 的動作時序可能一致，但兩邊 Bond Head 的訊號在部分時間會交疊影響，因此無法只使用一顆感測器同時監測左右兩個 Bond Head。為了提高辨識準確性，建議依照實際機構與訊號特性規劃感測器安裝位置。

導入 Bond Head 運行狀態監測有什麼效益？
導入 Bond Head 運行狀態監測後，可即時判斷取 Die、沾膠、對位與移動動作是否穩定，並在非穩定運作時提前處置。透過趨勢圖，也可提前了解模具或機構是否異常，甚至預測可能損壞的時間點，協助產線進行預測性維護，避免大量不良品產生。