معالجة الأشعة فوق البنفسجية لتغليف رقائق السيليكون بتقنية التوزيع المروحي

تُعدّ تقنية تغليف الرقاقات على مستوى الرقاقة بتقنية التوزيع المروحي (FOWLP) طريقة فعّالة من حيث التكلفة في صناعة أشباه الموصلات. إلا أن من أبرز آثارها الجانبية تشوّه الرقاقات وانحرافها عن موضعها. ورغم التحسينات المستمرة في تقنية التوزيع المروحي على مستوى الرقاقة واللوحة، لا تزال هذه المشكلات المتعلقة بالقولبة قائمة.

يحدث التواء الشريحة نتيجة الانكماش الكيميائي لمركب التشكيل بالضغط السائل (LCM) أثناء المعالجة والتبريد بعد التشكيل. أما السبب الثاني للالتواء فهو عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين شريحة السيليكون ومادة التشكيل والركيزة. ويعود سبب الانحراف إلى أن مواد التشكيل اللزجة ذات المحتوى العالي من الحشو لا يمكن استخدامها عادةً إلا في ظل درجات حرارة وضغوط عالية. ولأن الشريحة تُثبّت على الحامل بربط مؤقت، فإن ارتفاع درجة الحرارة يُليّن المادة اللاصقة، مما يُضعف قوة التصاقها ويقلل من قدرتها على تثبيت الشريحة. أما السبب الثاني للانحراف فهو أن الضغط اللازم للتشكيل يُولّد إجهادًا على كل شريحة.

لإيجاد حلول لهذه التحديات، أجرت شركة DELO دراسة جدوى من خلال ربط شريحة تناظرية بسيطة بحامل. في عملية الإعداد، تُغطى رقاقة الحامل بمادة لاصقة مؤقتة، ثم توضع الشريحة ووجهها لأسفل. بعد ذلك، تُشكّل الرقاقة باستخدام مادة لاصقة منخفضة اللزوجة من DELO وتُعالج بالأشعة فوق البنفسجية قبل إزالة رقاقة الحامل. في مثل هذه التطبيقات، تُستخدم عادةً مركبات التشكيل الحرارية عالية اللزوجة.

قارنت شركة DELO أيضًا في التجربة مدى تشوه مواد التشكيل الحرارية ومنتجات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، وأظهرت النتائج أن مواد التشكيل التقليدية تتشوه أثناء فترة التبريد بعد التصلب الحراري. لذا، فإن استخدام المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في درجة حرارة الغرفة بدلًا من المعالجة الحرارية يقلل بشكل كبير من تأثير اختلاف معامل التمدد الحراري بين مركب التشكيل والمادة الحاملة، مما يقلل التشوه إلى أدنى حد ممكن.

يُمكن استخدام مواد المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية لتقليل استخدام الحشوات، وبالتالي خفض اللزوجة ومعامل يونغ. تبلغ لزوجة المادة اللاصقة النموذجية المستخدمة في الاختبار 35000 ملي باسكال.ثانية، ومعامل يونغ لها 1 جيجا باسكال. وبفضل عدم وجود تسخين أو ضغط عالٍ على مادة التشكيل، يُمكن تقليل انحراف الرقائق إلى أدنى حد ممكن. يبلغ متوسط ​​لزوجة مركب التشكيل النموذجي حوالي 800000 ملي باسكال.ثانية، ومعامل يونغ له في حدود رقمين.

أظهرت الأبحاث عمومًا أن استخدام المواد المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في قولبة المساحات الكبيرة مفيدٌ لإنتاج تغليف رقائق السيليكون على مستوى الرقاقة، مع تقليل التشوّه وانحراف الرقائق إلى أدنى حد ممكن. وعلى الرغم من الاختلافات الكبيرة في معاملات التمدد الحراري بين المواد المستخدمة، فإن هذه العملية لا تزال متعددة التطبيقات نظرًا لعدم وجود تباين في درجة الحرارة. إضافةً إلى ذلك، يمكن للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أن تقلل من وقت المعالجة واستهلاك الطاقة.

يقلل استخدام الأشعة فوق البنفسجية بدلاً من المعالجة الحرارية من التشوه وانزياح الرقاقة في تغليف الرقاقات بتقنية التوزيع المروحي

مقارنة بين رقائق السيليكون المطلية مقاس 12 بوصة باستخدام مركب عالي الحشو معالج حرارياً (أ) ومركب معالج بالأشعة فوق البنفسجية (ب)