2026-09-24

HIWIN集团:半导体晶圆传输核心组件与面板级封装系统级解决方案解析

在半导体封装技术从晶圆级(WLP)向面板级(PLP)演进的产业趋势下,大尺寸基板的高精度、低损伤移载成为核心挑战。HIWIN集团凭借在精密传动与自动化领域的技术积累,将应用于12吋晶圆厂的机器人、晶圆装卸机(Load Port)、寻边器(Aligner) 三大核心组件能力,成功延伸至PLP面板级封装系统,并已推出适用于510mm x 515mm及600mm x 600mm基板的PLP EFEM(设备前端模块),为先进封装制程提供了已验证的国产化系统级选项。

HIWIN集团:半导体晶圆传输核心组件与面板级封装系统级解决方案解析 

一、PLP技术挑战与HIWIN系统级应对

面板级封装采用大型方形基板(厚度0.2mm~4mm,重量<10kg,翘曲<±12mm),其尺寸与刚性特征与传统圆形晶圆(厚度<1mm,翘曲<±5mm)差异显著。这对移载系统提出了重载、大尺寸、抗翘曲的全新要求。

 

HIWIN的PLP方案通过以下设计应对挑战:

 

客制化末端执行器(End Effector):依据基板尺寸与材质,提供真空吸附或边缘夹持方案。对于厚度<0.5mm的薄板,采用多点真空分区控制,吸附力均匀性>95%,有效避免吸附变形。

 

加强型Z轴模块:标配500mm行程,可选配外部轴扩展垂直移载范围,搭配高刚性滚柱直线导轨,在<10kg负载下,Z轴动态偏摆(Yaw)<0.02度。

 

大尺寸寻边器(Aligner):支援610mm x 610mm基板,采用Y型或I型牙叉配合真空吸附或边缘接触(针对翘曲基板),中心重复精度维持±0.1mm,Notch角度精度±0.2度,并针对翘曲度>±5mm的基板提供翘曲补偿算法。

 

二、核心组件精度与洁净度实测数据

用于PLP的移载组件,其精度与洁净度标准并未因基板变大而降低。

 

PLP Robot:基于H系列或A系列机器人平台,重复精度<±0.1mm,洁净度可达到Class 100(ISO Class 5),移动速度R轴/W轴依型号不同覆盖950~2000mm/s。在头部晶圆厂PLP试产线的溅镀(Sputter) 制程中,其Robot连续运行3000小时后,震动值(1G以内) 与重复精度均未出现超标记录。

 

PLP Load Port:可搭配对应基板尺寸的Open Cassette或Magazine,具备载具在席检知、压固功能、LED状态指示灯等标准功能,并选配RFID、E84通讯,实现与AMHS(自动物料搬运系统) 的自动对接。

 

PLP Aligner(HPA612S等):针对大型基板开发,支援Z轴升降功能以匹配不同厚度的基板调取。

 

三、EFEM整合:从单一元件到制程系统

HIWIN的PLP方案价值集中体现在其系统级整合能力。其PLP EFEM将上述三大件整合于约3150mm x 1700mm x 2000mm的框架内,并集成FFU风机过滤单元(维持内部Class 10洁净度)、静电消除器、通讯模块(SECS/GEM) 及IPC工业电脑。该EFEM可根据客户后端制程(如涂布、曝光、检测)的节拍要求,灵活配置机器人移动路径与寻边校正逻辑,实现单位小时产出(UPH)达20~200片(不含校正站)。

 

在一家国际先进封装厂的PLP光刻制程中,该EFEM方案实现了基板传输过程破片率低于0.02%,且对准精度稳定性通过了连续72小时不间断生产验证,为后续制程良率提供了基础保障。

 

四、机电整合优势与长期服务支撑

HIWIN的PLP方案并非单一产品,而是建立在其深厚的机电整合能力之上。大银微系统提供的直驱电机(DD Motor) 与力矩电机,为Robot旋转轴(T轴)提供了无背隙、高刚性的直接驱动,其角速度可达320度/秒,角加速度满足高频启停需求,这是传统减速机方案难以实现的。

 

此外,其在苏州拥有80,000㎡的制造基地,可实现PLP相关标准品(如Load Port、特定规格Aligner)2周内快速交付,并提供客制化牙叉设计与现场安装调试支持。

 

如需针对面板级封装具体制程段(如溅镀、电镀、光刻、检测)进行EFEM组态规划、Robot负载与节拍计算,或特殊基板(薄板、翘曲板)的末端执行器方案评估,可直接联系HIWIN半导体事业工程团队。

 

PLP方案咨询与系统对接专线:15250417671

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