台積電 CoWoS、三星 HBM 堆疊、Intel EMIB——先進封裝製程的每一道接合都在微秒尺度完成。高速攝影機是封裝製程根因分析、設備調試與良率提升不可或缺的工具。
先進封裝製程的高速影像需求
先進封裝是台灣半導體業的核心競爭力，也是高速攝影機最精密的應用場域。主要需求來自兩個層面：
- 製程設備調試：新機台安裝或參數調整時，需要即時觀察接合動作品質
- 缺陷根因分析：當良率突然下降時，找出製程異常的第一時間根因
各封裝製程的高速攝影應用
Wire Bonding 打線接合
球形鍵合（Ball Bond）和楔形鍵合（Wedge Bond）的衝擊力分析、金線弧度控制、銲球形成動態。需要 5,000–20,000 fps，微距鏡頭放大比例 1:1–5:1。
CoWoS Underfill 填充
底部填充膠的流動前鋒速度、氣泡捕捉位置分析。需要 500–2,000 fps，可見氣泡形成與移動路徑，支援點膠頭路徑優化。
Flip Chip 倒裝焊
錫球熔化、基板著陸、對準精度分析。需要 2,000–10,000 fps，搭配熱台可觀察回流焊接過程中的橋接形成。
HBM 記憶體堆疊
TSV（Through-Silicon Via）對準與壓合動作，熱壓接合（Thermo-Compression Bonding）時序分析。需要 1,000–5,000 fps。
Fan-Out 封裝成型
模封料射出充填流動分析、排氣孔設計驗證。需要 500–2,000 fps，協助找出空洞（Void）形成位置。
雷射切割/鑽孔
雷射加工的熔融噴射、熱影響區形成過程。需要 10,000–100,000 fps，搭配窄帶濾片觀察材料去除機制。
竹科、中科、南科封裝廠服務
東茂科技在三大科學園區均有服務能量，4 小時內可到廠：
| 園區 | 主要封裝廠商類型 | 常見應用 | 到廠時間 |
|---|---|---|---|
| 新竹科學園區 | IC 設計、晶圓廠、部分封裝 | Wire Bonding、Flip Chip 調試 | 2–3 小時 |
| 中部科學園區 | DRAM、Flash、邏輯 IC 封裝 | HBM 堆疊、CoWoS Underfill | 30–60 分鐘 |
| 南部科學園區 | 晶圓代工、先進封裝（OSATs） | Fan-Out、CoWoS、SiP 封裝 | 1.5–2 小時 |
Wire Bonding 根因分析案例
典型 Wire Bonding 缺陷與高速攝影機對應分析：
| 缺陷類型 | 高速攝影觀察重點 | 常見根因 |
|---|---|---|
| 球形鍵合脫落（Ball Lift） | 銲球形成時的超音波振動分布 | 超音波功率不足、焊盤污染 |
| 金線弧度異常 | 打線過程的線材張力變化 | 劈刀進給速度過快、線材品質 |
| 短路（Shorting） | 鄰近金線的擺動幅度 | 線間距設計不足、振動 |
| 尾線斷裂 | 切線動作的劈刀運動學 | 切線力道設定錯誤 |
| Non-Stick on Lead | 楔形鍵合的接觸壓力 | 導線架鍍層問題、溫度不足 |
半導體廠 NDA 保護：東茂科技了解半導體客戶的保密需求。借機服務可在客戶現場進行，無需將設備或數據移出廠區。所有工程師簽有保密協議，拍攝影像的保存與處理完全由客戶決定。
Wire Bonding 機台上能直接安裝高速攝影機嗎？
可以，但需要評估機台結構。部分打線機有預留觀察窗，可直接安裝顯微鏡頭搭配高速攝影機。若無預留空間，可使用長工作距離（Long Working Distance）顯微鏡頭，從旁側或上方拍攝。東茂工程師熟悉常見打線機型號的安裝位置。
Underfill 填充分析需要特殊光源嗎？
Underfill 膠通常呈半透明或不透明，建議使用側光或環形光源增強對比度。部分透明膠水可使用背光透射成像，直接看到氣泡位置。東茂提供的借機套組包含多種光源配置，工程師會根據材料特性選擇最適合的照明方式。
CoWoS 製程分析需要在無塵室內進行嗎？
高速攝影機本身不是無塵室等級設備，但可用潔淨套袋包覆後進入。或在搬出無塵室後的測試站進行分析。東茂有協助客戶規劃無塵室外分析方案的經驗。
延伸閱讀：Wire Bonding 高速攝影機投資回報分析｜缺陷成本 vs 設備費用 | 東茂科技
作者：陳聖鑫 Alex Chen
東茂儀器科技有限公司｜業務窗口
10 年高速攝影機產業經驗，代理 AOS Technologies（瑞士）、SinceVision SSZN（中國）、DITECT（日本）、Mega Speed（加拿大）四大品牌，服務台灣半導體、汽車測試、學術研究客戶。