塑封膜原理,如何自己塑封 -凯发k8娱乐

来源:芯师爷

【导读】根据市场调查公司的研究,到了2020年将会有超过5亿颗的新一代处理器采用fowlp封装制程技术,并且在未来,每一部智能型手机内将会使用超过10颗以上采用fowlp封装制程技术生产的芯片。

在半导体产业里,每数年就会出现一次小型技术革命,每10~20年就会出现大结构转变的技术革命。而今天,为半导体产业所带来的革命,并非一定是将制程技术推向更细微化与再缩小裸晶尺寸的技术,还可能是在封装技术的变革。

从2016年开始,全球的半导体技术论坛、各研讨会几乎都脱离不了讨论fowlp (fan out wafer level package,扇出型封装)这项议题。 fowlp为整个半导体产业带来如此大的冲击性,莫过于扭转了未来在封装产业上的结构,影响了整个封装产业的制程、设备与相关的材料,也将过去前后段鲜明区别的制程融合在一起。

fowlp ,其采取拉线出来的方式,成本相对便宜;fowlp可以让多种不同裸晶,做成像wlp制程一般埋进去,等于减一层封装,假设放置多颗裸晶,等于省了多层封装,有助于降低客户成本。

它和wlp的fan in有着明显差异性,最大的特点是在相同的芯片尺寸下,可以做到范围更广的重分布层(redistribution layer)。基于这样的变化,芯片的脚数也就将会变得更多,使得未来在采用这样技术下所生产的芯片,其功能性将会更加强大, 并且将更多的功能整合到单芯片之中,同时也达到了无载板封装、薄型化以及低成本化等的优点。

fowlp技术原理

在晶圆的制程中,从半导体裸晶的端点上,拉出所需的电路到重分布层(redistribution layer),进而形成封装。 在这样的基础上就不需要封装载板,更不用打线(wire)以及凸块(bump),进而得以降低30%的生产成本,以及减少芯片的厚度。下面基本上就是fowlp封装技术的简略示意图。

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在芯片中的重分布层会因为缩短电路的长度,使得电气信号大幅度的提高。 相较于wlcsp的半导体芯片面积和封装面积,fowlp技术下的芯片的面积比原本封装后面积小很多。

因此,可以完成更多脚位设计,或是大大减少封装后半导体芯片的面积,达到小型化芯片的需求。使得原本需要数颗生产成本较高的直通硅晶穿孔(tsv:through-silicon via),进化到能将不同的组件透过封装技术整合在一起,并且小型化的sip(system in package)封装技术。

为了形成重分布层,必须将封装制程导入晶圆的前段制程,因此也打破了固有前段制程与后段制程藩篱,这对于芯片生产者来说如何完成到一贯性的制程技术(full turnkey)就显得相当重要。 在此之下,封装代工业者以及封装载板材料业者或许就会出现是否能继续存活下去的关键问题。 因此,对于未来的半导体世界来说,决胜手段已不是仅仅只是在5nm、3nm制程细微化的能力,而是已经延伸到前后段一贯性的制程技术。

fowlp工艺流程

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1.晶圆的制备及切割– 将晶圆放入划片胶带中,切割成各个单元准备金属载板– 清洁载板及清除一切污染物

2.层压粘合– 通过压力来激化粘合膜

3.重组晶圆– 将芯片从晶圆拾取及放置在金属载板上

4.制模– 以制模复合物密封载板

5.移走载板– 从载板上移走已成型的重建芯片

6.排列及重新布线– 在再分布层上(rdl),提供金属化工艺制造 i/o 接口

7.晶圆凸块– 在i/o外连接口形成凸块

8. 切割成各个单元– 将已成型的塑封体切割

fowlp技术优势

简单来说,fowlp是一种把来自于异质制程的多颗晶粒结合到一个紧凑封装中的新方法。它与传统的矽载板(silicon interposer)运作方式不同。

而fowlp主要的特色与优势在于:?

1.不残留矽晶圆

虽然fowlp通常需要利用矽晶圆作为载体,但矽晶圆不会留在封装中。晶粒到晶粒以及晶粒到球闸阵列封装(bga)的连接性是直接透过封装的重布层(rdl)来实现的。

2.成本较低

fowlp不需要中介层或插入矽穿孔(tsv),因此成本较低。而且,还不必担心tsv对电气特性带来的负面效应。

3. 属无基板封装

fowlp是一种无基板(substrate-less)的封装方式,所以其垂直高度较低。此外,缩短与散热片之间的距离,也较不用担心热冲击。

4. 实现pop设计

归功于免除了基板与中介层而取得的薄型化优势,fowlp能提供额外的垂直空间让更多的元件可以向上堆叠。这是透过矽穿封装孔(tpv)来达成的,并能进一步实现层叠封装(pop)设计。与tsv不同,tpv比较像传统使用的通孔(via),因此较不用担忧良率与可靠性。当要在封装中整合第三方dram时,此作法特别有用。

fowlp面临的挑战

虽然fowlp可满足更多i/o数量之需求。然而,如果要大量应用fowlp技术,首先必须克服以下之各种挑战问题:

1.焊接点的热机械行为

因fowlp的结构与bga构装相似,所以fowlp焊接点的热机械行为与bga构装相同,fowlp中焊球的关键位置在硅晶片面积的下方,其最大热膨胀系数不匹配点会发生在硅晶片与pcb之间。

2.晶片位置之精确度

在重新建构晶圆时,必须要维持晶片从持取及放置(pick and place)于载具上的位置不发生偏移,甚至在铸模作业时,也不可发生偏移。因为介电层开口,导线重新分布层(redistribution layer; rdl)与焊锡开口(solder opening)制作,皆使用黄光微影技术,光罩对準晶圆及曝光都是一次性,所以对于晶片位置之精确度要求非常高。

3.晶圆的翘曲行为

人工重新建构晶圆的翘曲(warpage)行为,也是一项重大挑战,因为重新建构晶圆含有塑胶、硅及金属材料,其硅与胶体之比例在x、y、z三方向不同,铸模在加热及冷却时之热涨冷缩会影响晶圆的翘曲行为。

4.胶体的剥落现象

在常压时被胶体及其他聚合物所吸收的水份,在经过220~260℃迴焊(reflow)时,水份会瞬间气化,进而产生高的内部蒸气压,如果胶体组成不良,则易有胶体剥落之现象产生。

此外,市场的发展也给fowlp封装技术带来了一定的挑战。

根据麦姆斯咨询的一份报告显示,尽管扇入型封装技术的增长步伐到目前为止还很稳定,但是全球半导体市场的转变,以及未来应用不确定性因素的增长,将不可避免的影响扇入型封装技术的未来前景。

随着智能手机出货量增长从 2013 年的 35% 下降至 2016 年的8%,预计到 2020 年这一数字将进一步下降至 6%,智能手机市场引领的扇入型封装技术应用正日趋饱和。尽管预期的高增长并不乐观,但是智能手机仍是半导体产业发展的主要驱动力,预计 2020 年智能手机的出货量将达 20 亿部。

fowlp技术厂家

在琳琅满目的新技术中,扇出型晶圆级封装运作了近10年之后,现在已成为移动市场的首选。第一代扇出型封装是采用英飞凌(infineon)的嵌入式晶圆级球闸阵列(ewlb)技术,此为2009年由飞思卡尔(freescale,现为恩智浦)所推出。但是,集成扇出型封装(info)在此之前就只有台积电能够生产!

一些封测厂正在开发下一波高端智能手机的高密度扇出封装,尽管一些新的、有竞争力的技术正开始在市场上涌现,安靠、日月光、星科金朋等公司却仍在销售传统的低密度扇出封装。低密度扇出,有时也称为标准密度扇出,是整个扇出市场的两大主要类别之一,另一种则是高密度扇出。

根据日月光的定义,针对移动、物联网及其相关应用,低(或标准)密度的扇出被定义为不到500个输入/输出、以及超过8微米的线宽和间距的封装,而线宽和间距指的是金线或金属轨迹的宽度,以及封装产品中轨迹之间的间距。

针对中高端应用,高密度的扇出有超过500个输入/输出和不到8微米的线宽/间距。台积电的info(集成扇出封装)技术是最引人注目的高密度扇出的例子,它被采用到苹果最新的iphone中。其他的封测厂也在竞相追逐高密度的扇出市场。

值得一提的是,除去以上10家能提供扇出晶圆及封装的公司,全球第二大晶圆代工厂三星,也在大力研发fowlp技术。

此前,三星对fowlp技术的态度是较为消极的,因为三星对其所拥有的层迭封装技术(pop;package on package)比较自信。但因台积电掌握扇出型封装而夺得苹果a10处理器大单后,三星对fowlp技术的态度有了很大改观,并积极研发。

在最近的统计中,有些供应商正在出货或准备出货至少6个或更多不同的低密度扇出技术类型。yole développement的分析师jér?me azemar说,“从长期来看,这些众多的封装类型没有太多的生长空间,很可能其中一些会消失,或者只是变得越来越相似,尽管他们的名字不同。”

fowlp市场规模

饱受众人所注目的fowlp封装技术,虽然得以大幅度简化过去需要复杂制程的封装工程,但是,在硅晶圆部分(前段制程),还是必须利用溅镀以及曝光来完成重分布层。?

到今天为止,在先进的封装制程技术上无论是从覆晶封装(flip chip),还是2.5d/3d领域的直通硅晶穿孔技术,制作困难度都不断的增加,投入成本也一直在增加,因此如果想直接跨入fowlp封装技术领域,实在很难期望一步就能够达成。

不过虽然如此困难,但各大半导体业者仍旧持续投入大量的研发成本,为的就是期望能早一日进入这一个先进的封装世界。 尤其在台积电在利用fowlp这个封装技术拿下了apple所有iphone 7的a10处理器而受到注目之后,相信未来并不是只有apple,而是所有新一代的处理器都将会导入fowlp这一个封装制程。

根据市场调查公司的研究,到了2020年将会有超过5亿颗的新一代处理器采用fowlp封装制程技术,并且在未来,每一部智能型手机内将会使用超过10颗以上采用fowlp封装制程技术生产的芯片。研究机构yole认为,在苹果和台积电的引领下,扇出型封装市场潜力巨大。

市场调查公司相信,在未来数年之内,利用fowlp封装制程技术生产的芯片,每年将会以32%的年成长率持续扩大其市场占有,到达2023年时,fowlp封装制程技术市场规模相信会超过55亿美元的市场规模,并且将会为相关的半导体设备以及材料领域带来22亿美元以上的市场潜力。

之前咱们讲过怎么做水贴,《一入模坑深似海,告诉大家一个野路子》,但贴纸家族中不仅仅有水贴,还有胶贴是不是?胶贴打印在不干胶纸上就可以了,没啥可说的,今天咱们讲讲贴纸里面另外一种高端材料——刮贴是怎么做的。

对于模型来说最好的贴纸就是刮贴,理由很简单,只有刮贴在图案周围是没有明显的落差的,即使是水贴落差也是存在的。

刮贴为什么没落差,其实原因在于只有薄薄的一层颜料被转移到模型上这个过程所转移过去的颜料厚度和你喷涂所转移过去的颜料厚度是相同的。所以可以有几乎没有落差的感觉。

今天的教程素材来自于英国的一个私人打印设计师approved cs,他在英国有专业的打印工作室,而干转印贴则是approved cs的一个重要产品。看到approved cs发的干转印贴制作过程,觉得对大家做模型是有用的,于是咱们搬运一下。

所涉及的工具和材料是专业级别的,不过在教程中in会告诉大家如何买到小型的便宜的替代品。

首先用到的东西叫做热转印基纸。这是一种一面光滑,一面呈现雾面效果的专业纸张。本身实际上是不会油墨的,只是靠雾面上坑坑洼洼的表面能暂时的“抓住”油墨。

在这个例子里面,approved cs用到的是专色油墨。这种油墨就是之前已经在出厂的时候调好颜色的特定色油墨。用的时候直接调配就可以了。同样我可以找到相应的专色油墨制作我们自己的刮贴。

将转印基纸的雾面向上固定到丝印台上,刮金色。这种丝印台approved cs用的是相当专业的大台子。不过我们如果自己要弄,只需要买一个b5幅面的小台子就够了也就不到200块钱的样子。

将金色油墨用钢棒刮平,加热吹干。

在金色油墨干后,再刮一层镜面银色油墨。这实际上和我们做伪电镀的方法是一样的,镜面银上喷金色透明。只不过这次印刷的过程是从上层到下层的制作顺序。所以先涂富贵金,然后再涂镜面银色。

银色全干后刮底胶。这些过程不论上胶还是上色都用刮棒进行,刮棒是丝印台上的一个重要工具。通常情况下丝印台上的油墨都是靠刮棒来刮平的。通常可以保证油墨的厚度在几个微米的厚度上。

刮完胶之后要做的就是贴菲林膜了。关于菲林膜的曝光和成色技巧我们在《自己动手丰衣足食,学会就是大神一枚》也做过说明,用的东西是一样的。

菲林膜挂上胶之后放入加热平板内进行加热,这个加热平板基本上是专业印厂才有的设备,不过我们可以用家用的塑封覆膜机来替代。

也就1-200块钱的样子。

加热后将上好色覆盖好菲林的基纸回丝印台上。涂稀料将油墨重新弄湿。

然后用刮板裹上无纺布擦去没菲林保护的油墨。这时候图案就做好了。

由于图案本身附着在转印基纸上,因此这个图案还是很“脆弱”的。在图案背面需要增加蜡纸保护。一般的情况下就用订书钉订在一起就可以了。这时候就已经完成了咱们所说的“刮贴”。

使用的时候,和咱们使用刮贴的步骤相同,先裁下需要的图案。

刮贴边上贴上胶带

将刮贴固定在要移印的物体上。

使劲的刮图案表面。由于图案的油墨中含有胶质,在要移印素材表面的粘贴力要远大于移印基本纸上的粘贴力,于是就转印到素材上了。

这时候只要揭掉转印基纸,转印就完成了。

这次的例子是用金色专色做的一个刮贴,其实丝印台上还是可以做套色的,也就是不同颜色的油墨做出更复杂的图案。

虽然这个教程in估计很多人是学不会的,但是依旧发出来,主要是觉得我们用某些东西的时候也应该了解下这些材料制作的过程和原理。但如果稍微有点动手能力,自己按照教程作,也是一定能做得出来的。

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超薄vc应用场合(华为手机散热方案) ????均热板又叫平板热管,均热板有一个真空密封的金属外壳,一个附在内墙上的内部芯结构,并利用毛细管作用在系统周围移动液体。 其工作原理与热管类似,包括了传导、蒸发、对流、凝固四个主要步 骤。两者的差别在于 热传导的方式 不同。热管的 热传导方式是 一维的,是线 的热传导方式, 而均热板的热传导方式是二维的,是面的热传导方式,所以散热效率更加高。研究表明 ,vc 散热器的性能比热管提高 20%~30%。? ? ? ? 热管/vc 散热系统的导热路径为:cpu 产生热量经过 tim(导热界面材料)传导到热管,热 管将热量快速传导到铜箔均匀散开,铜箔的热量进一步传导到石墨散热膜再均匀散开,同时 石墨散热膜在手机平面方向把热量传导到金属支架上最后均开。? ? ? 热管一般由管壳、吸液芯和端盖构成,将管内抽成负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内 壁的吸液芯毛细多孔 材料中充满液 体后加以密封 ,管的一端为 蒸发段(加热 段),另一端为 冷凝段(冷却段), 根据应用需要 在两段中间可 布臵绝热段。吸液芯采用毛 细微孔材料,利 用毛细吸力(由液体表面张力产生)回流液体,管内液体在吸热段吸热蒸发,冷却段冷凝回流,循环带走热量。? ? ?从应用范围和渗透率来看,由于热管成熟时间早,且成本相对较低?

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