適用於微米等級 3D 結構的先進封裝技術
電子元件及其結構越來越小，使得接合它們變得更加困難。傳統製程在這方面的能力早已達到極限，但荷蘭新創公司 Fonontech 所開發的 Impulse PrintingTM 製程卻帶來了新的發展。它可以在微米範圍內的 3D 結構中實現半導體的先進封裝。Beckhoff 的 XFC 技術元件和 EtherCAT 元件是這個過程的關鍵。
隨著電子元件日趨微型化，傳統的微影製程（lithography-based processes）越來越難以經濟且穩定的方式製造元件之間的接合結構。「傳統的製造技術已經達到其能力的極限。」 位於 Eindhoven 的荷蘭新創公司 Fonontech B.V. 的技術長 Fabien Bruning 表示：「透過我們的 Impulse PrintingTM 技術，我們將提升到全新層次。」
製程中最重要的元件是矽基印刷板，上面刻有微米大小的結構。這些結構會吸附墨水，並在下一階段轉印至基板（印刷電路板）上。除了蝕刻於矽模板上的導線結構之外，這些印刷板中還內建了加熱結構。Fabien Bruning 解釋道：「非常高且短的電流脈衝會造成極少量的墨水溶劑在晶圓介面突然蒸發。這會將晶圓上的墨水噴到電路板上。」 Fonontech 的執行長 Rob Hendriks 補充說：「即使在超過 60 cm 的工作距離上，此製程也能非常有效地運作，儘管在那個距離下精準度可能會略有下降。」
重要的是，印刷過程必須是非接觸式且快速的。只需一次電流脈衝，便可在電路板或其他基板上於 1 毫秒內列印出數千條線路。此外，透過對加熱結構的選擇性加熱，可實現列印結構與基板之間的局部對位。Fonontech 開發的列印頭可覆蓋 128 x 128 mm 的區域，並可處理所有常見的墨水。Fabien Bruning 表示：「這讓 300 mm 的晶圓或 600 x 600 mm 的區域能夠在短時間內完成印刷，這種格式目前正進入後端半導體組裝領域。」 透過平面加熱板搭配模板印刷製程，甚至可以在同一台機器上生產更大型的結構—— 例如用於平面顯示器的應用。
數個列印頭可以很容易地安裝在彼此旁邊，以達到此目的。
快速且精準的 PC-based 控制技術
此過程以 Beckhoff PC-based 控制技術進行自動化。Beckhoff 荷蘭公司的銷售工程師 Stijn de Bruin 解釋說：「透過與 EtherCAT 和 XFC 技術合作，Fonontech 能即時且高精度地同步並定位機台中的各個模組。」 在製造原型機時，Fabien Bruning 從一開始就決定盡可能使用標準元件。正如他所解釋的，選擇 Beckhoff 的部分原因是 TwinCAT 3 控制軟件所提供的靈活性：「例如，我們在 Simulink® 中創建了演算法 ，並在 TwinCAT 中實時執行」。他還補充說，有許多第三方供應商提供具有 EtherCAT 介面的元件。EtherCAT 也被 SEMI™ （Semiconductor Equipment and Materials International）認可為通訊標準（E54.20）。因此，Fabien Bruning 也在努力將列印頭作為一個獨立的模組提供，並配備 EtherCAT 介面：「這將使半導體行業的其他公司更容易將我們的技術整合到他們的機器中」。此外，幾個列印模組就可以組合成一個大型列印頭，利用 EtherCAT 和 XFC 的分散式時鐘，以更高的精度列印更大的結構。
Fonontech 目前使用 C6017 超緊湊型工業電腦，運行 TwinCAT 3 PLC/NC PTP、TwinCAT 3 Target for Simulink® 和 TwinCAT 3 HMI。影像處理應用程式目前在 19 吋的 C5240 抽拉式工業電腦上執行。Fabien Bruning 評論道：「我們也可以在 C6017 上運行演算法，但在開發過程中，將其安裝在獨立的工業電腦上會更方便」。
目標：5 µm 解析度
目前，原型機正在基板上列印多個寬度為 10 µm 的圖案。Rob Hendriks 解釋說：「像這樣細緻的結構是大多數印刷技術所無法做到的。」 然而，Fonontech 希望更進一步，目標是生產出寬度為 5 µm、誤差範圍在亞微米以下的線路。如此高精度的列印所需的精確過程時序是基於 Beckhoff 的 XFC 極速控制技術（eXtreme Fast Control Technology）。此外，還需要將當前的運動概念遷移到空氣軸承亞微米平台上。
Stijn de Bruin 表示：「多虧了 PC-based 控制技術的開放性和靈活性，這能以相同的硬體和控制理念運作。」
在系統的 Beta 測試版本中，除了核心的空氣軸承之外，還整合了多種不同形式的馬達模組與精密運動平台。適用於 48 V 以下低電壓範圍的緊湊型驅動技術 —— EL72xx 系列 EtherCAT 伺服馬達模組和 AM8100 系列伺服馬達，在這種情況下，具有在安裝和啟動過程中節省更多空間和成本的潛力。Fabien Bruning 認為分散式控制器與 EtherCAT 功能的整合是另一個有趣的選擇：「如果你想開發和銷售具備自有高性能的從屬控制器和整合運動功能的功能單元，市場上實際上沒有多少可替代 PC-based 控制技術的選擇」。