鄭志龍／工研院材化所
【內文精選】
Laser直接成像技術
受益於FOWLP平台的成功，所有FOWLP設備和材料類型都有顯著的增長。然而，商業挑戰和格局與各種工藝步驟是截然不同的，市場相當多元化。例如，由於設備的高價值和光致抗蝕劑的大量使用，用於圖案化RDL的微影設備和材料占據最大的市場份額。在微影工藝中，為了實現較好的解析度，使用「步進(Stepper)」型曝光機進行FOWLP重分布層圖案化，但是其成本高昂，製造商面臨降低價格的強大壓力。該市場目前由Ultratech公司(台積電的供應商)和Rudolph公司(OSAT的供應商)主導。目前有其他設備廠商採用不同的方法/技術，希望可以滲透該市場，例如雷射蒸發法(Laser Ablation)。圖七為Yole所發表的各種不同微影設備與解析能力、生產效率的關聯圖。可以看出目前仍是以Stepper的解析能力最好，而Laser大約僅能到達3 μm左右；但是Stepper由於非常精密，因此基材需要有很好的平整性，以利Stepper進行對位，然而基材的尺寸越做越大，甚至是做到Panel Size (600 mm × 600 mm)，Stepper對位會更加困難，因為面積越大，越容易造成Bending，因此有人提出以Laser取代曝光機的燈源進行圖案化製程。
圖七、各種不同微影設備與解析能力
圖案化介電材技術在5G通訊發展趨勢
在5G通訊時代，將分為頻率低於1 GHz主要應用在物聯網相關的5G IoT，以及由4G演變而來的Sub 6 GHz頻段，而更高頻段的30~300 GHz電磁波，因其波長約為1~10 毫米(mm)，故統稱為「毫米波」。雖然頻率更高能提供更高的資料傳輸速度，卻也需克服許多高頻引發的問題，如因高頻引發更嚴重的高頻傳輸訊號路徑損失(Path Loss)、傳輸耗損(Propagation Loss)及高頻率短波長造成較差的穿牆性(Wall Penetration)等。也因此同時發展出許多的解決方案，如更多更密集的小型基地台建置，可以強化毫米波的訊號覆蓋率與維持傳輸效能。顯見地，5G高頻毫米波通訊會有新的高速傳輸需求應用，將帶動毫米波高頻通訊的蓬勃發展。
手機從4G發展到5G，最主要的關鍵是半導體廠商推出相關的5G晶片，主要包含5G基頻晶片(Cellular Baseband Processor)、射頻前端晶片(RFFE)、記憶體(Memory，如DRAM和NAND Flash)、應用處理器(AP)以及其他晶片。未來高速通訊5G世代，因其高頻之RF損失較4G及3G嚴重，是故現行之模組將更大程度地採用SiP整合，除了以載板進行多晶片之SiP封裝外，扇出型封裝因能整合多晶片且效能較載板之SiP高而被賦予期待，晶圓級扇出型封裝之封測大廠如台積電與中國大陸長電科技積極布局。然因成本仍是封裝之重要考量，是故以日月光、力成為首的面板級扇出型封裝因具備低成本特點，未來亦有機會導入5G射頻前端之晶片整合封裝，以達低成本、高效能之晶片整合功效。
針對5G高效率、高速的需求，需搭配高階構裝技術。於半導體封裝材料部分，其中晶片堆疊的3D封裝及SiP架構，因可整合多種不同的晶片來擴充其功能與效能，因此在5G領域中，使用此異質晶片整合技術已成為大勢所趨。因應未來模組化設計端需求，目前國際大廠均朝向發展高性能圖案化介電材，其材料需具備高解析、高延伸率與低介電等高性能特性，以提升模組的效能與縮裝。
工研院材料與化工研究所近年來亦積極布局5G封裝所需的圖案化介電材料，包含低介電損耗的PSPI與雷射成像之非感光PI。圖十二為透過與國際構裝中心的載具驗證測試所得之圖案化材料Multi-layer RDL的製程能力成果，進行配方組成的調整，使其更接近實際產品需求 …以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十二、PSPI載具驗證測試成果
★本文節錄自《工業材料雜誌》417期，更多資料請見下方附檔。