Технология корпусирования на уровне пластины с разветвлением (Fawn out wafer level packaging, FOWLP) является экономически эффективным методом в полупроводниковой промышленности. Однако типичными побочными эффектами этого процесса являются деформация и смещение кристалла. Несмотря на постоянное совершенствование технологий корпусирования на уровне пластины и панели, эти проблемы, связанные с формованием, по-прежнему существуют.
Деформация возникает из-за химической усадки жидкого компаунда для компрессионного формования (LCM) во время отверждения и охлаждения после формования. Вторая причина деформации — несоответствие коэффициентов теплового расширения (КТР) между кремниевым чипом, формовочным материалом и подложкой. Смещение обусловлено тем, что вязкие формовочные материалы с высоким содержанием наполнителя обычно могут использоваться только при высоких температурах и высоком давлении. Поскольку чип крепится к подложке с помощью временного соединения, повышение температуры размягчает клей, ослабляя его прочность и снижая способность фиксировать чип. Вторая причина смещения заключается в том, что давление, необходимое для формования, создает напряжение на каждом чипе.
Для решения этих задач компания DELO провела исследование осуществимости, приклеив простой аналоговый чип к подложке. В плане установки подложка покрывается временным клеем, а чип размещается лицевой стороной вниз. Затем подложка формуется с использованием низковязкого клея DELO и отверждается ультрафиолетовым излучением перед удалением подложки. В таких приложениях обычно используются высоковязкие термореактивные композиты для формования.
В ходе эксперимента компания DELO также сравнила деформацию термореактивных формовочных материалов и изделий, отвержденных УФ-излучением, и результаты показали, что типичные формовочные материалы деформируются в период охлаждения после термореактивации. Следовательно, использование ультрафиолетового отверждения при комнатной температуре вместо нагрева может значительно уменьшить влияние несоответствия коэффициентов теплового расширения между формовочной смесью и носителем, тем самым максимально минимизируя деформацию.
Использование материалов, отверждаемых ультрафиолетовым излучением, также позволяет сократить количество наполнителей, тем самым снижая вязкость и модуль Юнга. Вязкость модельного клея, использованного в тесте, составляет 35000 мПа·с, а модуль Юнга — 1 ГПа. Благодаря отсутствию нагрева или высокого давления на формовочный материал, смещение стружки может быть сведено к минимуму в максимально возможной степени. Типичная формовочная смесь имеет вязкость около 800000 мПа·с и модуль Юнга в диапазоне двузначных чисел.
В целом, исследования показали, что использование материалов, отверждаемых УФ-излучением, для крупногабаритного формования выгодно при производстве корпусов на уровне пластин с разветвлением кристалла, при этом максимально минимизируются деформация и смещение кристалла. Несмотря на значительные различия в коэффициентах теплового расширения используемых материалов, этот процесс по-прежнему имеет множество применений благодаря отсутствию температурных колебаний. Кроме того, УФ-отверждение может также сократить время отверждения и энергопотребление.
Использование УФ-излучения вместо термической обработки снижает деформацию и смещение кристалла в системах корпусирования на уровне пластины с разветвленной структурой.
Сравнение 12-дюймовых пластин с покрытием, полученных с использованием термоотверждаемого компаунда с высоким содержанием наполнителя (A) и компаунда, отверждаемого УФ-излучением (B).
Дата публикации: 05.11.2024