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印刷掀半導(dǎo)體后工序革命,多品種少量變量生產(chǎn)成為可能

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2015-09-25??來源:互聯(lián)網(wǎng)??作者:紙引未來??瀏覽次數(shù):879
核心提示:
今后,IoT(物聯(lián)網(wǎng))設(shè)備普及伴隨的課題——半導(dǎo)體封裝的多品種、少量、變量生產(chǎn)將得到解決。有一家企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了這樣的芯片裝配技術(shù)。那就是2009年成立、總部設(shè)在日本新潟縣妙高市的ConNECTEC JAPAN。現(xiàn)在主要從事半導(dǎo)體后工序的受托開發(fā)和制造。

ConNECTEC JAPAN自主開發(fā)的裝配技術(shù)名叫“MonSTER PAC”。該公司代表董事平田勝則介紹說,“不僅可以多品種少量生產(chǎn),還能一舉解決因low-k化而脆化的半導(dǎo)體芯片的安裝、在不耐高溫的基板上的安裝、MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))倒裝芯片安裝等目前半導(dǎo)體后工序存在的課題”。

利用凹版印刷實現(xiàn)

MonSTER PAC的關(guān)鍵,是在基板側(cè)設(shè)置用來接合芯片和基板的微凸點。微凸點使用凹版印刷技術(shù)形成(圖1),墨水采用銀納米膏。形成凸點后在其上方涂布非導(dǎo)電性樹脂。

平田稱,因為是印刷方式,所以“可以在任何基板材料上形成布線,實現(xiàn)多品種少量生產(chǎn)”。而且,這種方式不僅可以縮短形成微凸點的時間,還可以大幅簡化裝置。

原來的方法是在芯片上形成微凸點,要對晶圓進(jìn)行電鍍處理。這必須經(jīng)過形成光刻膠膜、電鍍處理、剝離光刻膠膜等步驟才能實現(xiàn),而且裝置的體積都較大。采用印刷方式可以省去這些處理。

還技術(shù)還能用于MEMS倒裝芯片的裝配。MEMS的芯片上有溝槽等結(jié)構(gòu)體,芯片的電極不能進(jìn)行電鍍處理。但MonSTER PAC技術(shù)無需對芯片進(jìn)行加工,因此可以用于倒裝芯片的裝配。

在低溫和低載荷下進(jìn)行接合

與以往技術(shù)相比,MonSTER PAC的芯片裝配操作也有所簡化。只要在印刷了微凸點的基板上放置芯片,施加170℃、0.12g/凸點的載荷,就能完成接合。而采用在芯片上形成微凸點的方法時,需要2.4g/凸點的接合載荷,并加熱到260℃。2.4g/凸點的載荷看上去很小,但幾千個微凸點相加,需要施加相當(dāng)大的力。在強(qiáng)大的作用力下,芯片有時會發(fā)生破損。

這種問題最近尤為突出。這是因為,為了減少微細(xì)化造成的布線間電容量的影響,用來支撐布線的層間絕緣膜材料傾向于選擇介電常數(shù)低的low-k材料。實現(xiàn)low-k的一般方法是采用多孔質(zhì)材料,使介電常數(shù)接近空氣。因為內(nèi)部開有很多小孔,所以材料強(qiáng)度會減弱。而MonSTER PAC無需顧忌此類問題,不受任何影響。

除此之外,MonSTER PAC還具有一種安裝設(shè)備適用于陶瓷、有機(jī)材料、薄膜材料等多種基板材料的特點。極端地說,可以在每道工序安裝不同的基板。而使用傳統(tǒng)方式時,必須為不同的基板材料準(zhǔn)備不同的設(shè)備。這種不挑剔材料的特點,非常適合少量多品種生產(chǎn)。

有意對外銷售技術(shù)

ConNECTEC JAPAN正在開發(fā)以10μm為間隔的凸點布線技術(shù),實用化已有了眉目(圖2)。在晶圓上電鍍形成凸點的通常方式長期受到40μm的制約。原因是接合需要加熱,會使有機(jī)材料大幅膨脹。而CONNECTEC正在開發(fā)的技術(shù)可以在130℃的溫度下接合,膨脹量小,因此間隔可以縮小到10μm。間隔縮小到10μm后,封裝的面積可以縮小75%?!暗?017年,使用10μm間隔技術(shù)的產(chǎn)品可以投入量產(chǎn)”(平田)。

MonSTER PAC目前只在ConNECTEC JAPAN的內(nèi)部使用,今后計劃廣泛銷售后工序生產(chǎn)設(shè)備。生產(chǎn)設(shè)備的目標(biāo)是使模具制造、凸點印刷和布線、安裝能夠全部設(shè)置在一張長桌上(圖3)。使用家用100V電源驅(qū)動。平田心中的夢想是:“要在日本的土地上,孕育出眾多以便利店那樣小的面積,承接半導(dǎo)體封裝工序的企業(yè)?!?/p>

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