Wie Sie wissen, erfordert das Fan-out-Packaging als kosteneffiziente Methode in der Halbleiterindustrie höchste Präzision. Doch dabei kommt es immer wieder zu Herausforderungen: Warpage und Die Shift, verursacht durch den Einsatz traditioneller warmhärtender Materialien.
DELO hat eine wegweisende Lösung entwickelt: UV-härtende Vergussmassen. Diese minimieren nicht nur Warpage und Die Shift, sondern senken auch Energieverbrauch und Aushärtungszeit erheblich. Unsere Machbarkeitsstudie bestätigt die Vorteile gegenüber herkömmlichen Warmhärtungsverfahren.
UV-Lösung zur Reduktion von Warpage und Die Shift
Warpage entsteht einerseits durch den chemischen Schrumpf der Vergussmasse beim Aushärten und zum anderen beim Abkühlen nach der Warmhärtung. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion, CTE) von Silizium-Chips, Vergussmasse und Trägersubstrat führen zu einem Verzug des gesamten Aufbaus.
Die Shift resultiert daraus, dass die Vergussmasse typischerweise hochgefüllt und damit pastös ist, und somit nur mit Wärme und hohem Druck verarbeitet werden kann. Da die Chips temporär auf den Trägern geklebt werden, kann diese Verklebung durch Wärme erweichen. Dies führt unter dem Druck, der zum Einpressen des Vergussmaterials erforderlich ist, zum Verschieben der Dies.
DELOs Verfahren beginnt mit einem temporären Klebstoff auf dem Trägerwafer und Test-Chips, die mit der Oberseite nach unten auf dem Wafer positioniert werden. Anstelle der üblichen hochviskosen, warmhärtenden Materialien nutzen wir ein niedrigviskoses, UV-härtendes DELO-Material. Unsere Studien beweisen: Die Abkühlung nach der Warmhärtung verursacht Warpage, das wird mit unserer Methode signifikant reduziert. UV-Licht bei Raumtemperatur minimiert den Effekt, den die unterschiedlichen CTEs von Vergussmasse und Trägermaterial haben und minimiert dadurch den Verzug des Wafers.
Vorteile:
- Keine Temperaturunterschiede bei Aushärtung und Weiterverarbeitung
- Reduzierter Füllstoffgehalt: Niedrigere Viskosität und E-Modul für einfachere Verarbeitung
- Vermeiden von Die Shift: Kein Wärme- und Druckbedarf dank E-Modul von 1 GPa
- Zeit- und Energieeinsparung: Schnellere Prozesse, geringerer Energieverbrauch
- Ressourcen-schonend: Weniger Ausschuss verursacht durch Warpage oder Die Shift
Entwicklungsschritte und Vorteile
Unsere Machbarkeitsstudie zeigt, dass Temperaturen zwischen Aushärtung und Weiterverarbeitung keine Rolle spielen, dank UV-Härtung bei Raumtemperatur. Dadurch reduzieren wir sowohl Warpage als auch Die Shift effektiv. Unsere Tests mit einem Modell-Klebstoff erreichten beeindruckende Ergebnisse: Eine Viskosität von 35.000 mPa·s und ein E-Modul von 1 GPa. Im Vergleich zu den üblichen 800.000 mPa·s und zweistelligen GPa-Werten konventioneller Materialien minimieren wir das Verschieben der Dies fast vollständig.
Fazit
Mit UV-härtenden Vergussmassen bietet DELO eine zukunftsweisende Lösung für die Herausforderungen im Fan-out Wafer-Level-Packaging. Sie profitieren von reduzierter Warpage, vermiedenem Die Shift und gesenktem Energieverbrauch. Unsere Innovation ebnet den Weg für effizientere und ressourcenschonendere Produktionsprozesse in der Halbleiterindustrie.
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