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適用於磁感測器製造的高產出量選擇性雷射退火系統
 

【作者: 3D-Micromac】   2020年11月17日 星期二

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根據市場研究與顧問公司MarketsandMarkets估計,磁感測器的市場規模將從2020年的43億美元,成長至2025年的62億美元,年複合成長率達7.7%。包括智慧型手機與穿戴式裝置等消費性電子產品的旋轉感測器與電子羅盤、如無刷直流馬達使用的線性位置感測器與角度感測器,以及汽車應用的動力方向盤角度感測器與電子油門控制器等磁感測器需求大增的帶動下,磁感測器裝置市場出現強勁的成長。


雷射微機械加工廠商3D-Micromac AG現今推出首款供磁感測器成形的工業選擇性雷射退火系統 microVEGA xMR。microVEGA xMR結合具高度彈性與高產出量的工具組態,並擁有動態即時與可變的雷射能量,適用於巨磁阻(Giant Magnetoresistance; GMR)與穿隧式磁阻(Tunnel Magnetoresistance; TMR)感測器,同時也便於調整磁性取向、感測器位置與感測器尺寸,為適用於磁感測器生產的解決方案。


創新XtremeSense TMR磁感測器製造商Crocus Technology已經完成採購,率先採用全新microVEGAxMR系統進行生產應用,並在位於加州聖塔克拉拉(Santa Clara)的廠房設備中,安裝一套microVEGA xMR系統。這套工具將用來生產用於消費性電子產品、工業與物聯網(IoT)應用的TMR感測器。



圖一 : TMR感測器晶圓透過3D-Micromac的microVEGA xMR選擇性雷射退火系統進行生產。
圖一 : TMR感測器晶圓透過3D-Micromac的microVEGA xMR選擇性雷射退火系統進行生產。

Crocus Technology公司總裁暨執行長Zack Deiri表示,3D-Micromac的microVEGA xMR提供彈性且強大的方法來整合磁感測器的成形,使其得以落實全新的感測器設計、降低生產成本,並且更快速地擴充量產。3D-Micromac針對這套全新工具所提供的端對端支援,包括在工具安裝前提供使用製程開發與契約製造服務,能夠加速其全新感測器產品的生產速度。


磁感測器市場成長驅動因素

熱退火技術傳統上用來讓GMR與TMR感測器的磁阻效應極大化。不過,這種方法需要使用多道處理步驟來生產具有不同磁性取向的感測器,以便裝在多晶片封裝裡,或是以整合式單晶封裝進行加工處理。若要減少這些處理步驟、簡化整體生產流程、為較小的面積提供擴充性,同時促成更具成本效益的整合式單晶感測器封裝生產,都需要新的方法。


與傳統退火方式的優點比較


圖二 : 3D-Micromac的microVEGA xMR選擇性雷射退火系統
圖二 : 3D-Micromac的microVEGA xMR選擇性雷射退火系統

針對磁感測器的製造,microVEGA xMR相較熱退火具備多項優點,包括透過更高的精度以加工處理較小型的磁性裝置結構,其結果是每個晶圓可以生產更多的裝置,以及在單一晶圓上能夠設定感測器不同的參考磁性方向的能力。


這套系統的動態即時與可變的雷射能量,為每個感測器的釘扎層(pinning layer)提供選擇性加熱,以便「刻印」出想要的磁性取向。磁場強度與取向可以透過配方進行調整,而高溫梯度則確保較低的熱衝擊。


如此一來,加工處理感測器時可以直接將其置於讀出電子設備旁,並讓兩者更緊密地靠在一起,同時可以生產更小型的感測器,讓每片晶圓得以釋出更多處理裝置的空間。其結果是更少的處理步驟、簡化的生產流程、更高的產量,以及更具成本效益的整合式單晶感測器的封裝生產。


  3D-Micromac執行長Tino Petsch表示,microVEGA xMR系統代表3D-Micromac利用製程專業知識與應用服務所打造的創新產品,持續專注於未來導向、高成長潛力市場策略的重要成就。


microVEGA xMR關鍵功能


‧ 高產出量:每小時最高達50萬個感測器


‧ 極高的能量同質性:可提升感測器品質


‧ 可適用最大達300mm的晶圓


‧ 彈性的配方架構程式設計,以管控所有的系統參數,包括脈衝能量、感測器尺寸、感測器彼此間的距離、磁性取向以及磁通量


‧ 工具精度:+/-5 um(微米)


‧ 磁場方向(取向)精度:+/- 0.010度


‧ 無需消耗品或特定產品零件


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