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productronica 2021 Die offizielle Messezeitung 19 www markttechnik de Halbleitertechnik Vollautomatisch debonden Warpage und Die Shift im Griff Einen vollautomatischen Debonder für das Fanout Panel Level Packaging mit Substratgrößen bis 650 mm × 650 mm hat ERS jetzt entwickelt Damit ermöglichen wir den Herstellern den nächste Schritt in Richtung Advanced Packaging auf Basis großer Substrate zu gehen« sagt Debbie-Claire Sanchez Fanout Equipment Business Unit Manager von ERS Einer der großen Vorteile der Automatic Panel Debond Machine AD-PM besteht darin dass sie sich flexibel auf Substratgrößen zwischen 450 mm × 450 mm und 650 mm × 650 mm einstellen lässt Das ist wichtig weil sich bisher noch keine Standards bezüglich der Panel-Größe herauskristallisiert haben Um die weiteren Vorteile des automatischen Debonders zu verstehen ein Blick auf das Fanout-Wafer-Level-Packaging-Verfahren Zunächst werden die Known Good Dies einem gesägten Wafer entnommen und in einem gewissen Abstand voneinander auf eine Folie gesetzt die sich wiederum auf einem Hilfsträger befindet Diese Folie lässt sich in einem Temperaturschritt vom Hilfsträger lösen debonden Doch zunächst folgt der Molding-Prozess Die ICs werden mit einer Moldmasse umgeben Ist die Masse ausgehärtet lässt sich das so entstandene Panel von dem Hilfsträger lösen indem Wärme zugeführt wird Die Formierung der Redistribution Layer Belichtung Abscheide und Ätzprozesse schließt sich an Schließlich werden die Anschlüsse Balls aufgebracht die ICs gedünnt vereinzelt verpackt Weil die Dies auf diese Weise im Panel-Verbund parallel verarbeitet werden und viele Dies auf ein großes Panel passen ist dieser Prozess pro gehäustem IC deutlich kostengünstiger als das heute zumeist verwendete Wafer Level Packaging Denn es passen weit weniger ICs auf den künstlichen runden Wafer und durch die runde Form wird wertvoller Platz verschwendet Allerdings ist der Panel-Level-Packaging-Prozess bei Weitem nicht so einfach wie es auf den ersten Blick aussehen mag Denn erstens kann es schon beim Die Bonding zu ungenauen Platzierungen kommen Zudem können sich die Dies während der Die-Bondingder Moldingund der thermischen Debonding-Prozesse in unerwünschter Weise aus ihrer ursprünglichen Position fortbewegen Diese sogenannte Die Shift führt dazu dass der Redistribution Layer RDL nicht mehr zu den Die Pads passt und die Kontaktierung nicht genau wie vorgesehen erfolgen kann Zweitens kann sich das gesamte Panel aufgrund der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten von Silizium und Moldmasse verwölben was als Warpage bezeichnet wird Um dies zu verhindern ist eine sehr genaue thermische Kontrolle erforderlich insbesondere muss die Temperatur über den Chuck die Aufnahme der Wafer oder Panels sehr einheitlich verteilt sein Nur so kann sich das thermosensitive Tape von dem Träger vollkommen gleichmäßig lösen und das Panel verwölbt sich während des Ablöseprozesses nicht Die Temperaturabweichungen auf dem Chuck dürfen im Temperaturbereich von 20 bis 200 °Cbei höchstens ±3 °Cliegen Das ist mit einem 650 mm × 650 mm großen quadratischen Chuck schwieriger zu erreichen als mit Chuck für runde 300-mm-Wafer Die genaue Kontrolle der Temperatur der Chucks ist eine der Spezialitäten von ERS und einer der Gründe dafür dass es mit der Automatic Panel Debond Machine gelingt die Warpage auch bei großen Panels in den Griff zu bekommen Doch es kommt auch auf die Handhabung der Panels während des Prozesses an denn auch wenn die Panels „zu fest angefasst“ werden kann Warpage entstehen Deshalb hat ERS ein kontaktloses Transportsystem entwickelt Die Panels gleiten auf einem Luftkissen über horizontalen Schienen Werden die Schienen an einer Seite angehoben gleiten sie bis zur nächsten Temperaturstation Insgesamt gibt es drei dieser Temperaturstationen denn dahinter verbirgt sich ein trickreicher Prozess mit verschiedenen Temperaturbehandlungen In Abhängigkeit von der Panelgröße und verwendeten Materialien wird ein Panel nach unterschiedlichen Rezepten behandelt und die Panels durchlaufen drei Temperaturstationen wo sie unterschiedlichen Temperaturprofilen ausgesetzt werden Leitschienen an der Seite sorgen dafür dass das Panel sich nicht drehen kann Sobald die Panels eine Temperaturstation erreicht haben richtet die Maschine die Schienen wieder horizontal aus sodass die Panels nicht weitergleiten So kann die Temperatur während des Transportes sehr genau über das Panel uniform gehalten werden weil es nicht mit kälteren Teilen der Maschine in Kontakt kommt Wird dagegen ein Pickand-Place-Roboter für das Panel Handling eingesetzt treten unweigerlich Warpage-Effekte durch die Schwerkraft und die Größe des Panels auf Weil die Maschine vollautomatisch arbeitet muss nichts mehr von Hand eingestellt werden »Eine Eingangsstation beschickt die Maschine mit den Panels auf den Hilfsträgern Das ist sehr wichtig denn in der Stückzahlproduktion lassen sich die schweren Träger und Panels nicht von Hand in die Maschine laden« sagt Sanchez Insgesamt erreicht die Maschine einen Durchsatz von 18 Panels pro Stunde für die Fertigung in hohen Stückzahlen ha ERS electronic Halle B1 Stand 739 Debbie Claire Sanchez ERS »Die potenziellen Kunden insbesondere die OSATs sehen die Vorteile der Maschine für das Panel Level Packaging – die gute Temperatur-Performance und die Warpage Performance – sehr genau und sind sehr interessiert « Die neue Automatic Panel Debond Machine von ERS nimmt eine Fläche von 4 6 m × 3 m ein und kommt auf einen Durchsatz von 18 Panels pro Stunde mit einer Substratgröße von 650 mm × 650 mm Gegenüberstellung zweier Methoden für das Fanout Panel Level Packaging ERS konzentriert sich auf den „Chip First“-Prozess bei dem die Dies zuerst auf dem Carrier platziert werden dann die Moldmasse folgt und nach dem Aushärten das Panel vom Träger getrennt wird Der „Chip Last“-Prozess startet mit der Formierung der Redistribution Layer auf die dann die Dies gesetzt werden Bi ld er E RS