Fan-out wafer level packaging (FOWLP) is een kosteneffectieve methode in de halfgeleiderindustrie. De typische bijwerkingen van dit proces zijn echter kromtrekking en chipverschuiving. Ondanks de continue verbetering van de fan-out-technologie op wafer- en paneelniveau, blijven deze problemen met betrekking tot de vormgeving bestaan.
Kromtrekking wordt veroorzaakt door chemische krimp van de vloeibare compressievormmassa (LCM) tijdens het uitharden en afkoelen na het vormen. De tweede reden voor kromtrekking is het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) tussen de siliciumchip, het vormmateriaal en het substraat. Een andere oorzaak van de verschuiving is dat viskeuze vormmaterialen met een hoog vulstofgehalte meestal alleen onder hoge temperatuur en hoge druk gebruikt kunnen worden. Omdat de chip door middel van tijdelijke hechting aan de drager wordt bevestigd, zal een hogere temperatuur de lijm zachter maken, waardoor de hechtsterkte afneemt en de chip minder goed vastzit. De tweede reden voor de verschuiving is dat de druk die nodig is voor het vormen spanning op elke chip veroorzaakt.
Om oplossingen voor deze uitdagingen te vinden, voerde DELO een haalbaarheidsstudie uit door een eenvoudige analoge chip op een drager te bevestigen. Qua opstelling wordt de dragerwafer bedekt met een tijdelijke hechtlijm en wordt de chip met de voorkant naar beneden geplaatst. Vervolgens wordt de wafer gevormd met behulp van een laagviskeuze DELO-lijm en uitgehard met ultraviolette straling voordat de dragerwafer wordt verwijderd. In dergelijke toepassingen worden doorgaans hoogviskeuze thermohardende vormcomposieten gebruikt.
DELO vergeleek in het experiment ook de kromtrekking van thermohardende vormmaterialen en UV-uitgeharde producten. De resultaten toonden aan dat typische vormmaterialen kromtrekken tijdens de afkoelperiode na het thermoharden. Daarom kan het gebruik van UV-uitharding bij kamertemperatuur in plaats van uitharding door verhitting de impact van het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt tussen het vormmateriaal en de drager aanzienlijk verminderen, waardoor kromtrekking zoveel mogelijk wordt geminimaliseerd.
Het gebruik van UV-hardende materialen kan ook het gebruik van vulstoffen verminderen, waardoor de viscositeit en de Young-modulus afnemen. De viscositeit van de in de test gebruikte modellijm is 35.000 mPa·s en de Young-modulus is 1 GPa. Doordat het vormmateriaal niet wordt verhit of onder hoge druk wordt gezet, kan spaanverschuiving zoveel mogelijk worden beperkt. Een typische vormmassa heeft een viscositeit van ongeveer 800.000 mPa·s en een Young-modulus in de orde van twee cijfers.
Over het algemeen heeft onderzoek aangetoond dat het gebruik van UV-uitgeharde materialen voor het spuitgieten van grote oppervlakken voordelen biedt voor de productie van chip leader fan-out wafer level packaging, waarbij kromtrekking en chip-offset zoveel mogelijk worden geminimaliseerd. Ondanks aanzienlijke verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen de gebruikte materialen, heeft dit proces toch diverse toepassingen vanwege de afwezigheid van temperatuurschommelingen. Bovendien kan UV-uitharding ook de uithardingstijd en het energieverbruik verminderen.
UV-uitharding in plaats van thermische uitharding vermindert kromtrekking en verschuiving van de chip in fan-out wafer-level verpakkingen.
Vergelijking van 12-inch gecoate wafers met behulp van een thermisch uitgeharde compound met een hoog vulstofgehalte (A) en een UV-uitgeharde compound (B)
Geplaatst op: 05-11-2024