多種激光技術(shù)助力微電子封裝
作者: 發(fā)表時間:2018-09-04 17:47:35瀏覽量:1722【小中大】
人們對平板電腦、手機、手表和其他可穿戴設(shè)備的需求趨向功能復雜但結(jié)構(gòu)緊湊,因此半導體芯片和封裝后器件的尺寸不斷縮小對微電子技術(shù)發(fā)展的重要性不亞于摩爾定律的重要意義。
據(jù)麥姆斯咨詢報道,人們對平板電腦、手機、手表和其他可穿戴設(shè)備的需求趨向功能復雜但結(jié)構(gòu)緊湊,因此半導體芯片和封裝后器件的尺寸不斷縮小對微電子技術(shù)發(fā)展的重要性不亞于摩爾定律的重要意義。先進封裝技術(shù)趨勢為激光器發(fā)展創(chuàng)造了大量機會,因為他們能力非凡,能夠在最小熱影響區(qū)(HAZ)執(zhí)行各種材料的高精度加工任務(wù)。因此,激光器在晶圓切割、封裝切割(singulation)、光學剝離,μ-via鉆孔、重分布層(RDL)結(jié)構(gòu)化、切割帶切割(EMI屏蔽)、焊接、退火和鍵合等方面使用越來越廣泛,在此僅舉幾例。本文詳細闡述了三種截然不同的基于激光的工藝,用于各種充滿活力的應(yīng)用領(lǐng)域。
納秒和皮秒激光器用于系統(tǒng)級封裝(SiP)切割
SiP技術(shù)可幫助高端可穿戴設(shè)備或便攜式設(shè)備實現(xiàn)體積微型化、功能高度集中。SiP器件由各種電路組件組成,例如處理器、存儲器、通信芯片和傳感器等,組裝在嵌入式銅線的PCB基板上。所有器件的組裝通常被封裝在模塑復合材料里,并添加具有電磁屏蔽功能的外部導電涂層。SiP器件厚度約1mm,其中模塑復合材料厚度約占一半。
在制造過程中,一開始多個SiP器件制作在一塊大面板上,最后再被分割成單個器件。此外,某些情況下,在器件中,溝槽會直接深入到模塑復合材料,直到連接到銅接地層。該工藝在導電屏蔽層覆蓋器件之前完成,導電屏蔽層主要用于完全覆蓋SiP區(qū)域,使得與其他高頻元器件隔離。
對于切割和開槽,切口位置和深度都必須精確,不能有炭化,更不能有碎屑。此外,諸如熱損傷、分層或微裂紋等切割過程中產(chǎn)生的問題,都會對電路造成不可挽回的后果。
目前,具有納秒脈沖寬度的20-40W紫外固態(tài)激光器(例如Coherent AVIA)是SiP切割的主要工具。然而,對于納秒源,需要平衡輸出功率和切割質(zhì)量(特別是邊緣質(zhì)量和碎片形成)。因此,僅通過施加更多激光功率是不能輕易提高處理速度的。
因此,如果對切割質(zhì)量要求極高,可以選擇532 nm(綠色)超短脈沖(ultra-short pulse,簡稱USP)激光器替代,例如Coherent HyperRapid NX皮秒激光器或Monaco飛秒激光器。與納秒激光器相比,它們的切口更小,可以減少HAZ和碎片量,在某些情況下甚至可以提高產(chǎn)量。但是,USP源唯一的缺點就是它們的投入成本較高。