Οι διαδικασίες συσκευασίας MEMS και αισθητήρων μπορούν να απαιτήσουν το χειρισμό και την επεξεργασία των ultra-thin γκοφρετών ημιαγωγών. Τα διάφορα λεπτά διαχειριζόμενα συστήματα γκοφρετών που απαιτούν ένα ειδικό εργαλείο χειρισμού όπως μια γκοφρέτα μεταφορέων (ή η γκοφρέτα υποστήριξης) καθιερώνονται ήδη στην αγορά. Με προσωρινά να συνδέσει μια γκοφρέτα συσκευών με μια γκοφρέτα μεταφορέων, μπορεί να αντιμετωπιστεί ακίνδυνα και να υποβληθεί σε επεξεργασία. Ανάλογα με τις προσωρινοί συνδέοντας και de-συνδέοντας τεχνικές, υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις για τις γκοφρέτες μεταφορέων. Αυτό το άρθρο απαριθμεί τις απαιτήσεις για τις γκοφρέτες μεταφορέων ως απαραίτητο εργαλείο χειρισμού για τις τρισδιάστατες τεχνολογίες συσκευασίας επιπέδων γκοφρετών.

Εισαγωγή

Υπάρχει τρέχουσα μείωση πάχους γκοφρετών της βιομηχανίας MEMS και ημιαγωγών. Αυτό είναι λόγω της ζήτησης στην αγορά για τις μικρότερες συσκευές που αντέχουν οικονομικά έναν αυξανόμενο αριθμό λειτουργιών με μειωμένο κόστος και για αυτό, τα μικρότερα μεγέθη συσκευασίας πρέπει να πραγματοποιηθούν. Είναι κυρίως καταναλωτικές εφαρμογές που είναι αρμόδιες για αυτήν την τάση, αλλά η απαίτηση για τα μικρότερα μεγέθη συσκευασίας αποδίδεται επίσης στα τεχνικά πλεονεκτήματα, παραδείγματος χάριν καλύτερα ηλεκτρική απόδοση ή βελτιωμένη θερμική διαχείριση.

Τα μικρότερα μεγέθη συσκευασίας απαιτούν τα εξαιρετικά λεπτά υποστρώματα για να ενισχύσουν τις συσκευές. Εκείνα τα λεπτά και ultra-thin υποστρώματα επιτρέπουν επίσης την τρισδιάστατη συσκευασία των αισθητήρων όπως οι συμπληρωματικοί αισθητήρες εικόνας μέταλλο-οξείδιο-ημιαγωγών (CMOS) και άλλοι. Η παραγωγή των λεπτών γκοφρετών σε υψηλές ποσότητες βάζει τις προκλητικές απαιτήσεις στο χειρισμό και την επεξεργασία των εργαλείων.

Λόγω του χαμηλού πάχους τους, οι λεπτές γκοφρέτες είναι τρωτές στην πίεση και τη θραύση. Η στρέβλωση των γκοφρετών κατά τη διάρκεια του χειρισμού και της επεξεργασίας προκαλεί μια υψηλή απώλεια παραγωγής ή μπορεί ακόμη και να το καταστήσει αδύνατο να χειριστεί τις γκοφρέτες άλλα. Αυτό σημαίνει ότι μια λεπτή διαχειριζόμενη τεχνολογία γκοφρετών με έναν υψηλό βαθμό της ευελιξίας στα μεγέθη γκοφρετών και υποστρωμάτων απαιτείται. Οι γκοφρέτες μεταφορέων πρέπει να έχουν ορισμένες ιδιότητες, όπως: μηχανική ευρωστία χημική και υψηλής θερμοκρασίας αντίσταση απίστευτα χαμηλές ανοχές (κάτω από σε 1 παραλλαγή πάχους μm) και θερμική επέκταση που προσαρμόζεται στο χρησιμοποιημένο υλικό, παραδείγματος χάριν, το αρσενίδιο γαλλίου (GaAs), το φωσφίδιο ίνδιου (InP), το πυρίτιο (Si) ή το καρβίδιο του πυριτίου (SIC). Επιπλέον, τα εργαλεία χειρισμού πρέπει μερικές φορές να είναι κατάλληλα για τα υλικά όπως GaAs και το Si, ή ακόμα και το συμβατό σύστημα CMOS.

Οι γκοφρέτες μεταφορέων υψηλών σημείων φιαγμένες από γυαλί, χαλαζία ή πυρίτιο μπορούν να καλύψουν τις προαναφερθείσες απαιτήσεις. Το γυαλί και ο χαλαζίας είναι άριστα υλικά για τις γκοφρέτες μεταφορέων λόγω της θερμικών σταθερότητας και της αντίστασής τους ενάντια στα οξέα και άλλες χημικές ουσίες. Η σύνδεση με και η de-σύνδεση από τις γκοφρέτες μεταφορέων γυαλιού και χαλαζία μπορούν να ελεγχθούν δεδομένου ότι είναι διαφανείς. Επιπλέον, οι γκοφρέτες μεταφορέων γυαλιού μπορούν να καθαριστούν και να επαναχρησιμοποιηθούν, συμβάλλοντας κατά συνέπεια στη μείωση του κόστους και την προστασία του περιβάλλοντος.

Λεπτός χειρισμός γκοφρετών

Στις λεπτές διαχειριζόμενες διαδικασίες γκοφρετών, η γκοφρέτα συσκευών συνδέεται προσωρινά με μια άκαμπτη γκοφρέτα μεταφορέων της υψηλής ακρίβειας χρησιμοποιώντας μια σώμα-βασισμένη στο κόλλα. Η γενική ροή διαδικασίας για την προσωρινή σύνδεση παρουσιάζεται στο σχήμα 1. Μετά από να χειριστεί και να επεξεργαστεί την γκοφρέτα συσκευών που χρησιμοποιεί τα τυποποιημένα εργαλεία διαδικασίας ημιαγωγών, η απελευθέρωση () πραγματοποιείται μέσω των διάφορων τεχνικών, δηλαδή χημικές ουσίες που διαλύουν την κόλλα, θερμότητα που μειώνει το ιξώδες της κόλλας ή του λέιζερ που μειώνει τη συγκολλητική δύναμη.

Μέθοδος-κατάλληλοι μεταφορείς Debonding για τις διαφορετικές εφαρμογές

Στις προσωρινές συνδέοντας διαδικασίες γκοφρετών, η γκοφρέτα μεταφορέων πρέπει να αφαιρεθεί από την γκοφρέτα συσκευών στο τέλος της επεξεργασίας. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά συσκευών και τη διαδικασία χρησιμοποιούμενα, υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις προδιαγραφών για τις γκοφρέτες μεταφορέων. Οι διαφορετικοί τύποι γκοφρετών μεταφορέων με τις ειδικές ιδιότητες για τις κοινές debonding διαδικασίες εξηγούνται κατωτέρω.

Γκοφρέτες μεταφορέων για την απελευθέρωση λέιζερ

Λέιζερ, η συγκολλητική δύναμη μειώνεται με την έκθεση του στη ακτίνα λέιζερ (σχήμα 2). Οι μέθοδοι Debonding μπορούν να πραγματοποιηθούν στη θερμοκρασία δωματίου.

Για τις debonding διαδικασίες λέιζερ, οι ιδιαίτερα διαφανείς γκοφρέτες μεταφορέων που διαβιβάζουν το σχετικό μήκος κύματος λέιζερ απαιτούνται. Η διπλός-πλευρά γυάλισε το γυαλί ή οι γκοφρέτες μεταφορέων χαλαζία έχουν την άριστη ποιότητα επιφάνειας και καλύπτουν έτσι τις απαιτήσεις μιας debonding διαδικασίας λέιζερ. Μετά από την έκθεση λέιζερ, η γκοφρέτα συσκευών μπορεί να αποσυνδεθεί από την γκοφρέτα μεταφορέων. Τέλος, η γκοφρέτα μεταφορέων πρέπει να καθαριστεί και μπορεί έπειτα να επαναχρησιμοποιηθεί αρκετές φορές. Η debonding μέθοδος λέιζερ χρησιμοποιείται κυρίως στη fan-out συσκευασία των γκοφρέτα-επιπέδων και τις προηγμένες διαδικασίες συσκευασίας.

Γκοφρέτες μεταφορέων για τη χημική απελευθέρωση

Εδώ, η de-σύνδεση προκαλείται από τις χημικές ουσίες που διαλύουν την κόλλα μετά από να επεξεργαστούν (συμπεριλαμβανομένης της εκλέπτυνσης) της γκοφρέτας συσκευών (σχήμα 3). Η γκοφρέτα μεταφορέων διατρυπιέται για να επιτρέψει στο διαλύτη για να περάσει μέσω του και να μπει σε την επαφή με την κόλλα. Τέτοιες γκοφρέτες μεταφορέων μπορούν να παραχθούν με το συνδυασμό ενός κενού μεταφορέα γυαλιού με τις πιό πρόσφατες τεχνολογίες διαμόρφωσης και τις σφιχτές ανοχές. Για να είναι σε θέση να διανείμει τη χημεία όσο το δυνατόν γρηγορότερα τις, εξαιρετικά μικρές τρύπες με μια υψηλή πυκνότητα απαιτείται. Περισσότερο από 150.000 μέσω των τρυπών του ίσου μεγέθους μπορούν να δημιουργηθούν, το οποίο αντέχει οικονομικά ομαλού και ασφαλούς ενώ η γκοφρέτα μεταφορέων αντιστέκεται τις μηχανικές επιρροές.

Οι γκοφρέτες μεταφορέων για τη χημική απελευθέρωση είναι διαθέσιμες σε μια συνολική παραλλαγή πάχους (TTV) τόσο χαμηλή όπως 1 μικρό και σε πολύ συντελεστή των γραμμικών θερμικών προσαρμοσμένων υλικών επέκτασης (CTE). Αυτές οι γκοφρέτες μεταφορέων μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν μέχρι 50 φορές.

Γκοφρέτες μεταφορέων για τη θερμική απελευθέρωση

Οι θερμοπλαστικές κόλλες χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση της γκοφρέτας συσκευών ή των ενιαίων τσιπ στην γκοφρέτα μεταφορέων. Αυτές οι κόλλες μειώνονται στο ιξώδες στις υψηλότερες θερμοκρασίες (δηλ. από 100˚C), έτσι ώστε σε μια διαδικασία θέρμανσης, η γκοφρέτα συσκευών μπορεί να κουρευτεί από την γκοφρέτα μεταφορέων (σχήμα4). Για αυτό, οι γκοφρέτες μεταφορέων ή οι γκοφρέτες μεταφορέων με τις τοποθετημένες τσέπες απαιτούνται.

Γκοφρέτες μεταφορέων προσαρμοστών για την εξαιρετική ευελιξία

Ο ημιαγωγός και η βιομηχανία MEMS παράγουν τις γκοφρέτες με μια αυξανόμενη ποικιλία των διαμέτρων. Εντούτοις, ο εξοπλισμός επεξεργασίας που απαιτείται για τις διαφορετικές διαμέτρους γκοφρετών ή τις διαστάσεις υποστρωμάτων δεν είναι προσιτός για όλες τις επιχειρήσεις. Οι γκοφρέτες μεταφορέων προσαρμοστών χαρακτηρίζουν τις τσέπες για να κρατήσουν τις γκοφρέτες με τις μικρότερες διαμέτρους ή τα υποστρώματα των μικρότερων διαστάσεων και να τις φέρουν μέσω της διαδικασίας (σχήμα 5). Αυτό επιτρέπει το χειρισμό και την επεξεργασία ποικίλων διαφορετικών μεγεθών γκοφρετών και υποστρωμάτων στον υπάρχοντα εξοπλισμό.

Οι γκοφρέτες μεταφορέων προσαρμοστών είναι είτε επιφάνεια επεξεργάστηκαν τις γκοφρέτες γυαλιού είτε πυριτίου με τις διαμορφωμένες γκοφρέτες τσεπών είτε πυριτίου που συνδέονται μόνιμα με τα δαχτυλίδια γυαλιού borosilicate που έχουν διαμορφωθεί σύμφωνα με τις διαστάσεις του υποστρώματος. Οι έτσι-διαμορφωμένες τσέπες στην γκοφρέτα με την απαραίτητη εξωτερική διάμετρο επιτρέπουν την επεξεργασία των μικρότερων γκοφρετών και των υποστρωμάτων, παραδείγματος χάριν, 150 γκοφρέτες χιλ. σε 200 χιλ. εξοπλισμού. Ακόμη και τα πολλαπλάσια μικρά υποστρώματα μπορούν να αντιμετωπιστούν, παραδείγματος χάριν, τέσσερις 76 γκοφρέτες χιλ. σε μια γκοφρέτα μεταφορέων 200 χιλ.

Οι επιλογές είναι:

• γκοφρέτες μεταφορέων γυαλιού με τις διαμορφωμένες τσέπες
• γκοφρέτες μεταφορέων πυριτίου με τις διαμορφωμένες τσέπες και
• γκοφρέτες μεταφορέων πυριτίου που συνδέονται μόνιμα με τα δαχτυλίδια γυαλιού.

Λόγω των υλικών χρησιμοποιούμενων, αυτές οι γκοφρέτες μεταφορέων μπορούν να χρησιμοποιηθούν στις λειτουργούσες θερμοκρασίες μέχρι 500˚C. Επιπλέον, οι τρύπες ή τα αυλάκια μπορούν να προστεθούν για να επιτρέψουν τη χρήση των γκοφρετών μεταφορέων προσαρμοστών με την κενή ρίψη. Ο μοναδικός χαρακτηρισμός από τους γρήγορους κώδικες απάντησης (QR) μπορεί να εφαρμοστεί για την εύκολη καταδίωξη.

Συμπέρασμα

Οι γκοφρέτες μεταφορέων φιαγμένες από γυαλί, χαλαζία ή πυρίτιο είναι θεμελιώδη εργαλεία για την τρισδιάστατη γκοφρέτα-ισόπεδη συσκευασία MEMS και των αισθητήρων. Το σχέδιο Optik κατασκευάζει τις γκοφρέτες μεταφορέων γυαλιού, χαλαζία και πυριτίου υψηλών σημείων για πολλές ημιαγωγός-σχετικού με την διαδικασίες MEMS- και. Μπορούν να παρέχουν, όπως περιγράφονται ανωτέρω, τη χημική και υψηλής θερμοκρασίας αντίσταση, εξαιρετικά τις χαμηλές ανοχές και τη θερμική επέκταση που προσαρμόζονται στο πυρίτιο ή άλλα υλικά υποστρωμάτων. Επιπλέον, οι μη-κολλώντας ή κολλώντας ιδιότητες επιφάνειας μπορούν να ενσωματωθούν, και η άριστη ποιότητα επιφάνειας είναι επιτεύξιμη μέσω της double-sided στίλβωσης
.