Beschriftungslaser
Laserbeschriftung in der Elektronik- und Halbleiterindustrie
Wenn es um die Halbleiterfertigung geht, sind Präzision, Effizienz und Compliance entscheidende Faktoren. Mit der Weiterentwicklung der Branche war der Bedarf an effektiven Identifikations- und Compliance-Lösungen noch nie so groß.
Glücklicherweise hat die Laserbeschriftung diese Herausforderung angenommen. Sie bietet eine innovative Lösung für die Kennzeichnung und Nachverfolgung von Halbleiterkomponenten während des gesamten Produktionsprozesses und darüber hinaus.
Im Folgenden geben wir einen Überblick über die Laserkennzeichnung in der Halbleiterindustrie. Wir werden die Anwendungen von Beschriftungslaser, wie z. B. einem Faserlaser oder einem UV-Laser , betrachten, und wie die Laserbeschriftung in der Halbleiterindustrie zur Compliance und Rückverfolgbarkeit beiträgt.
Direkte Teilekennzeichnung in der Halbleiterindustrie
In der Halbleiterindustrie werden Laser eingesetzt, um Halbleiterbauteile mit Identifikationsnummern, Barcodes oder Logos zu kennzeichnen. Das Laserbeschriftungssystem lenkt einen Strahl hochenergetischen Lichts auf das Halbleiterbauteil, wodurch die Oberfläche des Bauteils erhitzt wird und sich die Farbe ändert. Diese Methode, die man Farbumschlag nennt, wird genutzt, um eine Markierungen zu erstellen, die eine Rückverfolgbarkeit ermöglicht.
Die Laserbeschriftung von Halbleitern ist ein wichtiger Bestandteil des Halbleiterfertigungsprozesses, da sie eine einfache Identifizierung von Halbleiterbauteilen ermöglicht. Darüber hinaus kann die Laserbeschriftung von Halbleitern auch für andere Zwecke verwendet werden, wie z. B. Oberflächenbearbeitung und Barcode-Erstellung.
IC-Gehäuse
Kristalloszillatoren
Wafer
Gegossene Gehäuse
Glas-Epoxid-Leiterplatte
Drahtummantelung
Epoxid-Gehäuse
Flexible PCB
Die Halbleiterfertigung ist der Prozess zur Herstellung von Halbleiterbauteilen, die elektronische Komponenten aus Halbleitermaterialien sind. Diese Materialien basieren typischerweise auf Silizium, können jedoch auch aus anderen Stoffen wie Germanium, Galliumarsenid oder Silizium-Germanium bestehen. Halbleiter finden häufig Anwendung in Computern, tragbaren elektronischen Geräten (z. B. Mobiltelefonen, Tablets und E-Book-Readern) sowie in der Unterhaltungselektronik.
Der Fertigungsprozess von Halbleiterbauelementen beginnt mit der Waferfertigung, bei der diese Materialien gereinigt und in dünne Scheiben, sogenannte Wafer, geformt werden. Diese Wafer werden dann einer Reihe komplexer Prozesse unterzogen, um elektrische Komponenten wie Transistoren und andere Schaltungselemente herzustellen. Viele Bauteile erfordern zudem eine Laserbeschriftung, bevor sie verpackt und an den Kunden versandt werden.
Die Halbleiterfertigung ist ein hochkomplexer und präziser Prozess, bei dem selbst kleine Änderungen im Fertigungsablauf erhebliche Auswirkungen auf die Leistung des fertigen Produkts haben können. Daher ist der Einsatz von präziser Herstellungsprozesse von großer Bedeutung.
Laserbeschriftungsmaschinen werden verwendet, um Halbleiterbauteile wie Halbleiterchips, Wafer, Leiterplatten (PCBs), integrierte Schaltungen (ICs) und andere Halbleiterkomponenten herzustellen.
Laserätzung von elektronischen Komponenten
Laserätzung wird als Teilmenge der Lasergravur betrachtet. Bei der Laserätzung wird das Oberflächenmaterial geschmolzen, was einen Prozess von Erwärmung, Abkühlung und Expansion erzeugt, der eine detaillierte Markierung hinterlässt.
Hier sind einige bemerkenswerte Eigenschaften der Laserätzung:
- Ein schnellerer Prozess im Vergleich zur Gravur.
- Bekannt für flache Markierungen.
- Kontaktlos, um mechanische Stressfaktoren zu vermeiden.
- In der Lage, hoch- oder niedrigkontrastierende Markierungen auf kleinen und großen elektronischen Komponenten zu erzeugen.
- Kombiniert Effizienz mit konstant lesbarer Qualität in der Einzel- und Serienproduktion.
Diese Beispiele decken viele Aspekte ab, die für die Nutzung von Laserbeschriftern in der Halbleiterindustrie sprechen. In ähnlicher Weise bieten unterschiedliche Wellenlängen einzigartige Vorteile für Ätzaufgaben. Von hybriden bis hin zu UV-Laserbeschriftern jede Wellenlänge bietet andere Vorteile für Ätzaufgaben.
Allerdings ist Ätzen, trotz seiner unbestreitbaren Vielseitigkeit, nicht immer die erste Wahl für einige Hersteller. Es gibt mehr als einen Grund, warum mehrere Laserbeschriftungsprozesse, -technologien und -techniken existieren. Obwohl es einige Ähnlichkeiten gibt, ist es hilfreich, die grundlegenden Unterschiede in den Anwendungen und Prozessen der Lasergravur zu verstehen.
Lasergravur von elektronischen Komponenten
Die Lasergravur ist ein Teil der elektronischen Kennzeichnung, bei dem die Oberfläche des Materials verdampft und Schichten entfernt werden. Dies schafft Tiefe in der Markierung für Designs, Logos, Barcodes und mehr für Elektronik und Halbleiterkomponenten.
Ein weiterer herausragender Punkt ist, dass die Qualität der Laserbeschriftung vielen anderen Fertigungsprozessen standhalten kann, die in der Elektronik üblich sind. Einige Beispiele in diesem Kontext sind:
- E-Beschichtung
- Verschiedene Wärmebehandlungen
- Strahlreinigung
- Galvanisierung
Wenn es um die Technologien geht, die für die Gravur verwendet werden, stehen eine Vielzahl von Kennzeichnungssystemen zur Verfügung, um unterschiedliche Prozesse und Ergebnisse zu liefern. Viele Hersteller nutzen beispielsweise Faserlaserbeschrifter für die Gravur von Halbleitern. Dies liegt hauptsächlich an der Wellenlänge des Lasers, die gut für die Gravur von Metalloberflächen geeignet ist, solange diese nicht wärmeempfindlich sind.
Für diejenigen, die neu in diesem Thema sind oder nach dem effektivsten Prozess für ihre Produktionsprozesse suchen, ist es verständlich, wenn es schwierig ist eine Auswahl zu treffen.
Dank moderner Laserbeschriftungstechnologien muss man nicht immer zwischen den Wellenlängen wählen. Viele Laserbeschrifter sind in der Lage, zahlreiche Materialien zu gravieren und zu ätzen. Dies gibt Unternehmen mehr Flexibilität in der Produktion.
Der gesamte Umfang der Anwendungen der Lasergravur im Bereich der Elektronik und Halbleiter ist weitreichend. Das Gleiche gilt für Ätzprozesse. Beide Kennzeichnungstechniken sind äußerst flexibel und erfüllen eine Vielzahl von Kennzeichnungsbedürfnissen, wenn es um Halbleiter und Elektronik geht.
Mikro- und 2D-Code-Kennzeichnung auf IC-Chips
Bis vor kurzem wurden IC-Chips nur mit Loscodes gekennzeichnet. Ein wachsender Bedarf an codierten Daten hat jedoch viele Hersteller dazu veranlasst, 2D-Codes zu verwenden. Diese 2D-Codes bieten eine eindeutige Identifikation und enthalten eine Fülle von codierten Daten, einschließlich Batchinformationen, Produktionsdetails und anderen relevanten Informationen. Dieser spiegelt das Engagement der Branche wider, fortschrittliche Kennzeichnungstechnologien zu nutzen, um den sich stetig ändernden Anforderungen gerecht zu werden und die Produktintegrität zu gewährleisten.
Hier sind einige gängige Methoden zur Mikro- und 2D-Code-Kennzeichnung, die eine Laserbeschriftungsmaschine für Halbleiter verwenden.
Mikromarkierung
Laserbeschrifter haben einen sehr kleinen Strahlspot, was sie perfekt für Anwendungen mit einem begrenzten Kennzeichnungsbereich macht. Mikromarkierung - die für die meisten Systeme schwierig ausführbar bis nicht möglich sein können - kann mit dem richtigen Laser problemlos durchgeführt werden. Verschiedene Kennzeichnungsmethoden können ebenfalls ausgewählt werden, von kaum merklichen Markierungen bis hin zu tiefen Gravuren .
Kennzeichnung von Siliziumwafern
Siliziumwafer sind empfindliche Komponenten, die eine präzise Kennzeichnung erfordern. Es ist entscheidend, Oberflächenschäden durch Hitzeeinwirkung während der Kennzeichnung eines fertigen Wafers auf ein Minimum zu beschränken. Andernfalls können Staub und Schmutz entstehen. Schäden während des Kennzeichnungsprozesses können zu Kontaminationsrisiken führen, die die Qualität und Leistung der fertigen Wafer beeinträchtigen. Aus diesem Grund besitzen UV- und Grünlichtlaser die optimalen Wellenlängen für diese Anwendungen. Sie bieten die kontrollierte Kennzeichnung, die erforderlich ist, ohne Oberflächenschäden zu verursachen.
Kennzeichnung LED-Keramikgehäuse
Die kompakte Bauweise von LED-Keramikgehäusen stellt traditionelle Kennzeichnungsmethoden vor einzigartige Herausforderungen. Aufgrund von Platzbeschränkungen verwenden Keramikgehäuse häufig 2D-Codes, um alle erforderlichen Rückverfolgbarkeitsinformationen unterzubringen. Durch die Integration von 2D-Codes auf LED-Keramikgehäusen können Hersteller problemlos Batchinformationen, Produktionsdetails und andere wichtige Daten einbetten. Dies optimiert den Tracking- und Identifikationsprozess, verbessert die Qualitätssicherungsmaßnahmen und gewährleistet die Einhaltung von Branchenstandards.
Entfernung von Beschichtungen und Galvanisierung bei IC-Chips
Die 3-Achsen-Laserbeschrifter von KEYENCE können die Oberflächen von IC-Chips kennzeichnen und gleichzeitig Beschichtungen oder Galvanisierungen im selben Prozess entfernen. Da der Laser mit seiner kleinen Spotweite nur entlang der schmalen Kanten des IC fährt, können Grate über den Anschlüssen entfernt werden, ohne das Innere des Gehäuses zu beschädigen.
Entfernung der Vergoldung von Anschlüssen
In der Vergangenheit wurden Masken verwendet, um unnötige Beschichtungen zu vermeiden. Heute sind die Anschlüsse kleiner und die Abstände zwischen den Klemmen enger. Daher ist es gängige Praxis geworden, eine dünne Beschichtung aufzutragen und diese dann mit einem Laser, für mikrometergenaue Ergebnisse zu entfernen.
Entfernung der Dünnschicht-Bandbeschichtung
Früher wurden speziell hegestellte oder scharfe Werkzeuge verwendet, um Dünnfilm-Beschichtungen von Spulen zu entfernen. Heute haben Laserbeschrifter diese Aufgabe übernommen, da sie keine Verbrauchsmaterialien benötigen und stabile und wiederholbare Ergebnisse erzielen.
Entfernung der Harzbeschichtung
Chemikalien werden häufig verwendet, um Harze von defekten Formen zu entfernen, damit diese analysiert werden können. Allerdings können Reinigungsmittel und andere ätzende Chemikalien die internen Schaltungen beschädigen. Diese Methode erfordert viele Arbeitsstunden und eine präzise Anwendung - und ist somit fehleranfälliger. Der Einsatz eines Laserbeschrifters zur Entfernung von Harz spart Betriebskosten und Zeit.
Vorteile der Laserbeschriftung von Halbleiterbauteilen
In der Halbleiterindustrie wird die Laserbeschriftung von Halbleitern bevorzugt für die Teilekennzeichnung eingesetzt. Dies liegt daran, dass Laserbeschrifter viele Vorteile gegenüber anderen Methoden bieten.
Zum Beispiel können Laserbeschrifter sehr kleine Teile mit hoher Genauigkeit kennzeichnen. Dies ist eine kritische Anforderung an ein elektronisches Kennzeichnungssystem, da die kleinen Halbleiterkomponenten mikroskopische Details erfordern.
Darüber hinaus sind Laserbeschrifter sehr schnell, sodass sie große Mengen an Teilen in kurzer Zeit kennzeichnen können. Dies ermöglicht es Herstellern, eine große Anzahl von Teilen innerhalb knapper Taktungen zu produzieren, was oft erforderlich ist, um der Nachfrage und den Produktionsplänen gerecht zu werden.
Der Prozess ist auch äußerst vielseitig und ermöglicht eine breite Palette von Designs und Kennzeichnungen für Halbleiterteile. Dazu gehören Siliziumwafer, Quarzoszillatoren, Anschlussrahmen und IC-Gehäuse.
Zusätzlich ist die Laserbeschriftung von Halbleitern eine umweltfreundlichere Alternative zu anderen Kennzeichnungsprozessen, wie z. B. Etiketten oder Siebdruck, da sie keine Verbrauchsmaterialien verwendet.
Spezifische Anwendungen der Laserätzung und -gravur im Halbleitersektor
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für Laserbeschriftern in der Halbleiterindustrie - nicht nur zur Identifikation. Von einzelnen Komponenten bis hin zu den Verpackungen, in denen die Halbleiter versendet werden, gibt es Anwendungsgebiete für Laserbeschrifter. Für einen tiefergehenden Einblick in diese Thematik bieten die folgenden Punkte einige Anwendungsfälle für Kennzeichnung von elektronischen Bauteilen und Halbleiter:
- Zahlreiche Anwendungen der EV-Laserbeschriftung
- Manipulationssicherheit sowie Anti-Fälschung für Halbleiter und einzelne Komponenten
- Zuverlässige Identifikation und Rückverfolgbarkeit von Teilen
- Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit für bessere Haftung, Reflexion und mehr
- Branding und Produktanpassung
- Erstellung von Markierungen, die anderen beanspruchenden Bearbeitungsprozessen standhalten, ohne an Klarheit zu verlieren
- Kennzeichnung von Leiterplatten (PCBs) und Schneiden von elektrischen Isolierfolien, die Komponenten segmentieren
- Präzise Markierungen für Oberflächenmontagegeräte (SMDs)
Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Nutzung von Laserbeschriftern die Zusammenarbeit von Technologie und Fachleuten erfordert.
Hier kommt unsere Unterstützung bei KEYENCE ins Spiel. Wir können Ihnen helfen, Ihre Anwendungen und Prozesse mit Laserbeschriftern zu optimieren.
KEYENCE - Der richtige Partner für Laserbeschriftung in der Halbleiterindustrie
KEYENCE entwickelt und fertigt Laserbeschrifter für ein breites Spektrum an Anwendungen. Wir fungieren als Erweiterung Ihres Teams, um Ihnen zu helfen, Ihre Prozesse zu verbessern und zu automatisieren. Darüber hinaus kann unser erfahrenes Team Ihnen bei der Lösung anspruchsvoller und technischer Anwendungen im Zusammenhang mit der Kennzeichnung von Halbleiterbauteilen helfen.
Bereit, Ihre halbleiterbezogenen Prozesse zu verbessern? Kontaktieren Sie uns noch heute oder sehen Sie sich unsere Laserbeschriftungssysteme an, um zu erfahren, wie wir Sie unterstützen können.
Anwendungsvideo
Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Laserbeschriftung in der Halbleiterindustrie
Welche Arten von Lasern werden in der Waferfertigung verwendet?
Zwei der häufigsten Lasertypen, die in der Waferfertigung eingesetzt werden, sind Nahinfrarot- und UV-Laser. Historisch gesehen waren Nahinfrarotlaser der Branchenstandard, aber neue Entwicklungen im Bereich der UV-Systeme haben die Nutzung zugunsten dieser verschoben.
Warum müssen Halbleiterwafer laserbeschriftet werden?
Die Rückverfolgbarkeit ist der treibende Faktor hinter der Laserbeschriftung in dieser Branche. Halbleiter durchlaufen viele Schritte vor der Verpackung daher ist es wichtig, eine 100%ige Rückverfolgbarkeit zu ermöglichen, um sicherzustellen, dass jeder Schritt erfüllt wurde und fehlerhafte Produkte vor dem Erreichen des Kunden aussortiert werden.
Was sind die Herausforderungen der Laserbeschriftung in der Halbleiterindustrie?
Mit den fortschreitenden Entwicklungen in dieser Branche schrumpfen auch die Komponenten. Dieses Maß an Komplexität treibt die Notwendigkeit für eine hochwertige Strahlkontrolle und begrenzte wärmebeeinflusste Zonen.
Wie werden Laser in der Halbleiterfertigung eingesetzt?
Historisch gesehen wurden Laser verwendet, um Inhalte für Rückverfolgbarkeits- oder Branding-Zwecke zu kennzeichnen. Jüngste Fortschritte haben die Tür zu einem neuen Bereich von Anwendungen im Bereich der Laserbearbeitung geöffnet. Dieselben Laser, die auch für die Rückverfolgbarkeit verwendet werden, können, Oberflächeneigenschaften präzise verändern oder Material entfernen, was Laser zu einem vielseitigen Werkzeug für Halbleiterhersteller macht.
Welche Materialien können in der Halbleiterfertigung laserbeschriftet werden?
Die Laserbeschriftung kann auf einer Vielzahl von Materialien durchgeführt werden, einschließlich Silizium, Siliziumkarbid, Galliumarsenid sowie verschiedenen Arten von Metallen und Keramiken.
Wie trägt die Laserbeschriftung zur Qualitätssicherung in der Halbleiterfertigung bei?
Die Laserbeschriftung bietet eine permanente und lesbare Markierung auf Halbleiterwafern und -komponenten. Dies gewährleistet eine genaue Identifikation und Rückverfolgbarkeit während des gesamten Fertigungsprozesses. Dadurch hilft sie, Fehler zu vermeiden, Abfall zu reduzieren und Qualitätsstandards aufrechtzuerhalten.
Welche Faktoren sollten bei der Auswahl eines Laserbeschriftungssystems für die Halbleiterfertigung berücksichtigt werden?
Bei der Auswahl eines elektronischen Kennzeichnungssystems sollten Sie die Laserwellenlänge, die Ausgangsleistung, die Kennzeichnungsgeschwindigkeit, die Strahlqualität und die Fähigkeit zur präzisen Kennzeichnung berücksichtigen. Darüber hinaus sind die Kompatibilität mit bestehenden Fertigungsprozessen und die Integrationsmöglichkeiten wichtige Überlegungen.
Kann die Laserbeschriftung auch für andere Anwendungen neben der Rückverfolgbarkeit in der Halbleiterfertigung verwendet werden?
Ja, die Laserbeschriftung von Halbleitern hat eine Vielzahl von Anwendungen über die Rückverfolgbarkeit hinaus, einschließlich Oberflächenstrukturierung, Mikrobearbeitung, Mikrostrukturierung und Oberflächenmodifikation. Diese Funktionen machen die Laserbeschriftung zu einem vielseitigen Werkzeug für Halbleiterhersteller, die die Produktleistung und -funktionalität verbessern möchten.
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