A tecnologia de encapsulamento em nível de wafer com distribuição em leque (FOWLP, do inglês Fan Out Wafer Level Packaging) é um método econômico na indústria de semicondutores. No entanto, os efeitos colaterais típicos desse processo são empenamento e desalinhamento dos chips. Apesar da melhoria contínua das tecnologias de distribuição em nível de wafer e de painel, esses problemas relacionados à moldagem ainda persistem.
A deformação é causada pela contração química do composto de moldagem por compressão líquida (LCM) durante a cura e o resfriamento após a moldagem. O segundo motivo para a deformação é a incompatibilidade no coeficiente de expansão térmica (CTE) entre o chip de silício, o material de moldagem e o substrato. O deslocamento ocorre porque materiais de moldagem viscosos com alto teor de carga geralmente só podem ser usados sob alta temperatura e alta pressão. Como o chip é fixado ao suporte por meio de uma ligação temporária, o aumento da temperatura amolece o adesivo, enfraquecendo sua força adesiva e reduzindo sua capacidade de fixar o chip. O segundo motivo para o deslocamento é que a pressão necessária para a moldagem cria tensão em cada chip.
Para encontrar soluções para esses desafios, a DELO realizou um estudo de viabilidade colando um chip analógico simples em um substrato. Em termos de configuração, o substrato é revestido com um adesivo de colagem temporária e o chip é colocado com a face voltada para baixo. Posteriormente, o substrato foi moldado usando adesivo DELO de baixa viscosidade e curado com radiação ultravioleta antes da remoção do substrato. Em tais aplicações, compósitos de moldagem termofixos de alta viscosidade são normalmente utilizados.
A DELO também comparou a deformação de materiais de moldagem termofixos e produtos curados por UV no experimento, e os resultados mostraram que os materiais de moldagem típicos deformam durante o período de resfriamento após a termofixação. Portanto, o uso da cura ultravioleta à temperatura ambiente em vez da cura por aquecimento pode reduzir significativamente o impacto da diferença no coeficiente de expansão térmica entre o composto de moldagem e o suporte, minimizando assim a deformação ao máximo.
O uso de materiais de cura ultravioleta também pode reduzir a necessidade de cargas, diminuindo assim a viscosidade e o módulo de Young. A viscosidade do adesivo modelo usado no teste é de 35.000 mPa·s e o módulo de Young é de 1 GPa. Devido à ausência de aquecimento ou alta pressão sobre o material de moldagem, o deslocamento de cavacos pode ser minimizado ao máximo. Um composto de moldagem típico tem uma viscosidade de cerca de 800.000 mPa·s e um módulo de Young na faixa de dois dígitos.
De modo geral, as pesquisas demonstraram que o uso de materiais curados por UV para moldagem em grandes áreas é benéfico para a produção de encapsulamento em nível de wafer com fan-out do chip líder, minimizando ao máximo a deformação e o desalinhamento do chip. Apesar das diferenças significativas nos coeficientes de expansão térmica entre os materiais utilizados, esse processo ainda possui múltiplas aplicações devido à ausência de variação de temperatura. Além disso, a cura por UV também pode reduzir o tempo de cura e o consumo de energia.
A cura por UV, em vez da cura térmica, reduz a deformação e o deslocamento do chip em encapsulamentos de nível de wafer com estrutura fan-out.
Comparação de wafers revestidos de 12 polegadas usando um composto de alto teor de carga curado termicamente (A) e um composto curado por UV (B)
Data da publicação: 05/11/2024