VLSI最新封裝技術發展近況

 

刊登日期:2017/5/10
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陳意君/工研院材化所

前言
每年在日本京都舉辦的“IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ)”是IEEE CPMT學會廣泛認可的國際會議,會議主要提供學界與業界一個VLSI最新封裝技術交流的平台。

2016年的會議特別針對物聯網(Internet of Things;IoT)和電力電子(Power Electronics)進行討論,會中邀請到幾所知名大學與機構的專家,針對上述兩個議題進行技術交流與討論。其中,包括加州大學戴維斯分校的S. J. Ben Yoo教授提出的「多元模組整合於未來網路基礎設施概念」 ; 東京大學Beomjoon Kim教授介紹「微積電能量擷取器在感測網路的應用」 以及日本Intel ATS-J Director Hideaki Dokiru提出的「多元模組整合於未來網路基礎設施概念介紹」等。與會人員一般認為,物聯網將為封裝技術帶來革命性改變,特別是智慧元件,如偵測器、RFID、MEMS、無線組件等,應用方面則如醫療、工業4.0、汽車元件等等。

此次會議內容包含了 12大項電子構裝元件相關材料、製程與技術發展,其中包括先進微細(Fine-pitch)封裝與晶圓級封裝技術、基板合成波導、高速電子連接封裝、元件之可靠度與失效模式探套、射頻組件/模組以及汽車、電力電子封裝等。各領域皆邀請專家學者專題演講,介紹其研究成果與心得。本文為重點擷取專家學者之研究成果,以饗讀者。

會議重點精摘
1. VLSI構裝封裝材料
Toray發表一款宣稱可應用於下世代FO-WLP之正型光敏聚酰亞胺(Polyimide Base)為主體的乾膜光阻,實驗數據顯示該新型光阻具有好的穩定性,優異的精細圖案能力及機械特性。新型感光聚酰亞胺光阻確切組成Toray公司並無揭露,會中只透露該光阻配方是一種兼具透明(>30% at i-line)、可溶及優良機械性能(Elongation >70%)之聚酰亞胺材料。上述之聚酰亞胺與不同交聯劑反應形成的感光型光阻配方(表一;曝光波長 365nm-436nm,Dissolution Rate測試,使用溶劑為Tetramethyl Ammonium;TMAH溶液)經過測試,實驗1,3和7是較佳的配方組合。實際製作成元件(圖一),材料整體特性如Elongation, Resolution..等特性則顯示於表二中。經HAST信賴性測試(測試條件: Bias_1.75V(0.175V/mm); 130°C 85% RH 96 hrs) 阻值與TEG(Test Element Group)幾乎維持不變(圖二),顯示該新材料具有相當不錯的特性。

表一、溶解速率測試結果
表一、溶解速率測試結果

 

圖二、信賴性測試(a)HAST測試-阻值與時間關係;(b)HSAT測試後元件圖案觀察(顯微鏡)
圖二、信賴性測試(a)HAST測試-阻值與時間關係;(b)HSAT測試後元件圖案觀察(顯微鏡)

就軟性基材阻氣性而言,基材表面粗糙度是影響阻氣層阻氣效益的關鍵(在WVTR小於10-3 g/m2/day條件下,基材表面平整度需小於150nm)。Lintec公司提出兩種以轉印法(Transfer Printing Method; TPM)製作可以更薄且表面可平坦化之氣體阻氣膜。圖三(a)是現行阻氣膜平坦化方法,主要是在基材表面塗上一平坦化層(Planarizing Layer; PL)後再上 ---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

圖三、氣體阻氣膜製作流程(a)現行製程;(b)有基材之轉印製程;(c)無基材之轉印製程
圖三、氣體阻氣膜製作流程(a)現行製程;(b)有基材之轉印製程;(c)無基材之轉印製程


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