การบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์แบบกระจายตัว (Fan Out Wafer Level Packaging หรือ FOWLP) เป็นวิธีการที่คุ้มค่าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ แต่ผลข้างเคียงทั่วไปของกระบวนการนี้คือการบิดเบี้ยวและการเลื่อนตำแหน่งของชิป แม้ว่าเทคโนโลยีการกระจายตัวระดับเวเฟอร์และระดับแผงจะได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แต่ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปเหล่านี้ก็ยังคงมีอยู่
การบิดเบี้ยวเกิดจากการหดตัวทางเคมีของสารประกอบขึ้นรูปด้วยการอัดเหลว (LCM) ระหว่างการอบแห้งและการเย็นตัวหลังการขึ้นรูป สาเหตุที่สองของการบิดเบี้ยวคือความไม่ตรงกันของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ระหว่างชิปซิลิคอน วัสดุขึ้นรูป และวัสดุรองรับ การเบี่ยงเบนเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุขึ้นรูปที่มีความหนืดสูงและมีปริมาณสารเติมแต่งสูงมักจะใช้ได้เฉพาะภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเท่านั้น เนื่องจากชิปถูกยึดติดกับตัวรองรับด้วยการยึดติดชั่วคราว การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้กาวอ่อนตัวลง ทำให้ความแข็งแรงในการยึดติดลดลงและลดความสามารถในการยึดชิป สาเหตุที่สองของการเบี่ยงเบนคือความดันที่จำเป็นสำหรับการขึ้นรูปทำให้เกิดความเครียดบนชิปแต่ละชิ้น
เพื่อหาทางแก้ไขปัญหาเหล่านี้ DELO จึงทำการศึกษาความเป็นไปได้โดยการติดชิปอนาล็อกอย่างง่ายลงบนแผ่นรองรับ ในแง่ของการติดตั้ง แผ่นรองรับจะถูกเคลือบด้วยกาวสำหรับยึดติดชั่วคราว และวางชิปคว่ำหน้าลง จากนั้นจึงทำการขึ้นรูปแผ่นเวเฟอร์โดยใช้กาว DELO ที่มีความหนืดต่ำ และอบด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตก่อนที่จะนำแผ่นรองรับออก ในการใช้งานลักษณะนี้ โดยทั่วไปจะใช้คอมโพสิตขึ้นรูปเทอร์โมเซตติงที่มีความหนืดสูง
นอกจากนี้ DELO ยังเปรียบเทียบการบิดเบี้ยวของวัสดุขึ้นรูปเทอร์โมเซตติงและผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการอบด้วยรังสียูวีในการทดลอง และผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าวัสดุขึ้นรูปทั่วไปจะบิดเบี้ยวในช่วงเวลาการเย็นตัวหลังจากเทอร์โมเซตติง ดังนั้น การใช้การอบด้วยรังสียูวีที่อุณหภูมิห้องแทนการอบด้วยความร้อนสามารถลดผลกระทบจากความไม่ตรงกันของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนระหว่างวัสดุขึ้นรูปและตัวรองรับได้อย่างมาก จึงช่วยลดการบิดเบี้ยวให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
การใช้วัสดุที่บ่มด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตยังสามารถลดการใช้สารเติมแต่ง ซึ่งจะช่วยลดความหนืดและค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus) ได้ด้วย ความหนืดของกาวที่ใช้ในการทดสอบคือ 35,000 mPa·s และค่าโมดูลัสของยังคือ 1 GPa เนื่องจากไม่มีการให้ความร้อนหรือแรงดันสูงกับวัสดุขึ้นรูป จึงสามารถลดการเบี่ยงเบนของเศษวัสดุให้น้อยที่สุดได้ สารประกอบขึ้นรูปทั่วไปมีความหนืดประมาณ 800,000 mPa·s และค่าโมดูลัสของยังอยู่ในช่วงหลักสิบ
โดยรวมแล้ว งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้วัสดุที่ผ่านการบ่มด้วยรังสียูวีสำหรับการขึ้นรูปพื้นที่ขนาดใหญ่มีประโยชน์ในการผลิตบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์แบบกระจายตัวของชิป (chip leader fan out wafer level packaging) ในขณะที่ลดการบิดเบี้ยวและการเบี่ยงเบนของชิปให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุที่ใช้จะแตกต่างกันอย่างมาก กระบวนการนี้ก็ยังคงมีประโยชน์ในการใช้งานหลายด้านเนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นอกจากนี้ การบ่มด้วยรังสียูวียังสามารถลดเวลาในการบ่มและการใช้พลังงานได้อีกด้วย
การอบด้วยรังสียูวีแทนการอบด้วยความร้อนช่วยลดการบิดเบี้ยวและการเคลื่อนตัวของชิ้นส่วนในบรรจุภัณฑ์ระดับเวเฟอร์แบบ fan-out
การเปรียบเทียบเวเฟอร์เคลือบขนาด 12 นิ้ว โดยใช้สารประกอบที่มีฟิลเลอร์สูงที่ผ่านการอบด้วยความร้อน (A) และสารประกอบที่ผ่านการอบด้วยรังสียูวี (B)
วันที่โพสต์: 5 พฤศจิกายน 2024