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适用於磁感测器制造的高产出量选择性雷射退火系统
 

【作者: 3D-Micromac】2020年11月17日 星期二

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根据市场研究与顾问公司MarketsandMarkets估计,磁感测器的市场规模将从2020年的43亿美元,成长至2025年的62亿美元,年复合成长率达7.7%。包括智慧型手机与穿戴式装置等消费性电子产品的旋转感测器与电子罗盘、如无刷直流马达使用的线性位置感测器与角度感测器,以及汽车应用的动力方向盘角度感测器与电子油门控制器等磁感测器需求大增的带动下,磁感测器装置市场出现强劲的成长。


雷射微机械加工厂商3D-Micromac AG现今推出首款供磁感测器成形的工业选择性雷射退火系统 microVEGA xMR。microVEGA xMR结合具高度弹性与高产出量的工具组态,并拥有动态即时与可变的雷射能量,适用於巨磁阻(Giant Magnetoresistance; GMR)与穿隧式磁阻(Tunnel Magnetoresistance; TMR)感测器,同时也便於调整磁性取向、感测器位置与感测器尺寸,为适用於磁感测器生产的解决方案。


创新XtremeSense TMR磁感测器制造商Crocus Technology已经完成采购,率先采用全新microVEGAxMR系统进行生产应用,并在位於加州圣塔克拉拉(Santa Clara)的厂房设备中,安装一套microVEGA xMR系统。这套工具将用来生产用於消费性电子产品、工业与物联网(IoT)应用的TMR感测器。



图一 : TMR感测器晶圆透过3D-Micromac的microVEGA xMR选择性雷射退火系统进行生产。
图一 : TMR感测器晶圆透过3D-Micromac的microVEGA xMR选择性雷射退火系统进行生产。

Crocus Technology公司总裁暨执行长Zack Deiri表示,3D-Micromac的microVEGA xMR提供弹性且强大的方法来整合磁感测器的成形,使其得以落实全新的感测器设计、降低生产成本,并且更快速地扩充量产。3D-Micromac针对这套全新工具所提供的端对端支援,包括在工具安装前提供使用制程开发与契约制造服务,能够加速其全新感测器产品的生产速度。


磁感测器市场成长驱动因素

热退火技术传统上用来让GMR与TMR感测器的磁阻效应极大化。不过,这种方法需要使用多道处理步骤来生产具有不同磁性取向的感测器,以便装在多晶片封装里,或是以整合式单晶封装进行加工处理。若要减少这些处理步骤、简化整体生产流程、为较小的面积提供扩充性,同时促成更具成本效益的整合式单晶感测器封装生产,都需要新的方法。


与传统退火方式的优点比较


图二 : 3D-Micromac的microVEGA xMR选择性雷射退火系统
图二 : 3D-Micromac的microVEGA xMR选择性雷射退火系统

针对磁感测器的制造,microVEGA xMR相较热退火具备多项优点,包括透过更高的精度以加工处理较小型的磁性装置结构,其结果是每个晶圆可以生产更多的装置,以及在单一晶圆上能够设定感测器不同的叁考磁性方向的能力。


这套系统的动态即时与可变的雷射能量,为每个感测器的钉扎层(pinning layer)提供选择性加热,以便「刻印」出想要的磁性取向。磁场强度与取向可以透过配方进行调整,而高温梯度则确保较低的热冲击。


如此一来,加工处理感测器时可以直接将其置於读出电子设备旁,并让两者更紧密地靠在一起,同时可以生产更小型的感测器,让每片晶圆得以释出更多处理装置的空间。其结果是更少的处理步骤、简化的生产流程、更高的产量,以及更具成本效益的整合式单晶感测器的封装生产。


3D-Micromac执行长Tino Petsch表示,microVEGA xMR系统代表3D-Micromac利用制程专业知识与应用服务所打造的创新产品,持续专注於未来导向、高成长潜力市场策略的重要成就。


microVEGA xMR关键功能


· 高产出量:每小时最高达50万个感测器


· 极高的能量同质性:可提升感测器品质


· 可适用最大达300mm的晶圆


· 弹性的配方架构程式设计,以管控所有的系统叁数,包括脉冲能量、感测器尺寸、感测器彼此间的距离、磁性取向以及磁通量


· 工具精度:+/-5 um(微米)


· 磁场方向(取向)精度:+/- 0.010度


· 无需消耗品或特定产品零件


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