Fan out wafer level packaging (FOWLP) är en kostnadseffektiv metod inom halvledarindustrin. Men de typiska bieffekterna av denna process är skevhet och chip offset. Trots den kontinuerliga förbättringen av fan out-tekniken på wafer- och panelnivå kvarstår dessa problem relaterade till gjutning.
Skevhet orsakas av kemisk krympning av flytande formpressmassa (LCM) under härdning och kylning efter gjutning. Den andra orsaken till skevhet är skillnaden i värmeutvidgningskoefficient (CTE) mellan kiselchipet, gjutmaterialet och substratet. Förskjutningen beror på att viskösa gjutmaterial med hög fyllnadshalt vanligtvis endast kan användas under hög temperatur och högt tryck. Eftersom chipet är fixerat vid bäraren genom tillfällig bindning, kommer ökande temperatur att mjuka upp limmet, vilket försvagar dess vidhäftningsstyrka och minskar dess förmåga att fixera chipet. Den andra orsaken till förskjutningen är att trycket som krävs för gjutning skapar spänning på varje chip.
För att hitta lösningar på dessa utmaningar genomförde DELO en förstudie genom att limma ett enkelt analogt chip på en bärare. Uppställningsmässigt beläggs bärarskivan med tillfälligt bindemedel och chipet placeras med framsidan nedåt. Därefter formades skivan med lågviskös DELO-lim och härdades med ultraviolett strålning innan bärarskivan togs bort. I sådana tillämpningar används vanligtvis högviskösa värmehärdande gjutkompositer.
DELO jämförde även skevheten hos härdande gjutmaterial och UV-härdande produkter i experimentet, och resultaten visade att typiska gjutmaterial skevheter sig under kylningsperioden efter härdning. Därför kan användning av ultraviolett härdning vid rumstemperatur istället för värmehärdning avsevärt minska effekten av skillnader i termisk expansionskoefficient mellan gjutmassan och bäraren, och därigenom minimera skevheten i största möjliga utsträckning.
Användningen av ultravioletta härdande material kan också minska användningen av fyllmedel, vilket minskar viskositeten och Youngs modul. Viskositeten hos modelllimmet som användes i testet är 35000 mPa·s, och Youngs modul är 1 GPa. På grund av avsaknaden av uppvärmning eller högt tryck på gjutmaterialet kan spånförskjutningen minimeras i största möjliga utsträckning. En typisk gjutmassa har en viskositet på cirka 800000 mPa·s och en Youngs modul i intervallet tvåsiffrigt.
Sammantaget har forskning visat att användning av UV-härdande material för gjutning av stora ytor är fördelaktigt för att producera chip leader fan-out wafer-kapsling, samtidigt som man minimerar skevhet och chip offset i största möjliga utsträckning. Trots betydande skillnader i värmeutvidgningskoefficienter mellan de använda materialen har denna process fortfarande flera tillämpningar på grund av avsaknaden av temperaturvariationer. Dessutom kan UV-härdning också minska härdningstid och energiförbrukning.
UV istället för termisk härdning minskar skevhet och förskjutning av formen vid utbyggd waferförpackning
Jämförelse av 12-tums belagda wafers med användning av en termiskt härdad förening med hög fyllnadshalt (A) och en UV-härdad förening (B)
Publiceringstid: 5 november 2024