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晶圓級封裝/再分布層電路中聚酰亞胺常壓與真空固化工藝對比分析

來源: 發(fā)布時間:2025-07-07

本文聚焦晶圓級封裝(WLP)/ 再分布層(RDL)電路中聚酰亞胺固化工藝的改進,對比了常壓與真空條件下的固化特性。聚酰亞胺固化的**目標是完成酰亞胺化、優(yōu)化薄膜附著力、去除殘留溶劑(如 NMP)及光敏成分,需在250°C 至 450°C高溫下進行。真空固化工藝(如 YES-PB12、VertaCure 設(shè)備)通過高效脫除溶劑、控制氧含量(<10ppm),相比常壓工藝縮短了時間、避免了褶皺和 “爆米花效應(yīng)”,且殘留溶劑和氣體量*為常壓工藝的 1/5,***提升了薄膜可靠性與生產(chǎn)效率,為 WLP/RDL 制造提供了更優(yōu)方案。

思維導圖

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一、聚酰亞胺固化的**目標

聚酰亞胺前體轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定薄膜的固化工藝需實現(xiàn)以下目標,以保障 WLP/RDL 電路的性能:

· 完成酰亞胺化過程(需250°C 至 450°C高溫烘烤);

· 優(yōu)化薄膜與基底的附著力;

· 徹底去除殘留溶劑(如 N - 甲基吡咯烷酮 NMP)和外來氣體;

· 完全去除光敏成分(避免內(nèi)應(yīng)力過大及腔室沉積)。

二、聚酰亞胺固化的關(guān)鍵工藝條件

· 可控升溫速率:需匹配聚酰亞胺與基底的熱膨脹系數(shù)差異,否則會導致晶圓局部應(yīng)力變化(表現(xiàn)為薄膜起皺、金屬線變形或分層),影響成品率和可靠性;

· 氧氣含量控制:氧含量需 **<20ppm**,否則會抑制聚酰亞胺交聯(lián),導致薄膜脆化、透明度下降(影響多層工藝對準標記識別),需通過氮氣吹掃或真空環(huán)境實現(xiàn)。

三、 常壓固化與真空固化工藝對比

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四、 第三方測試結(jié)果(EAG)

對 5 微米厚 HD-4000 聚酰亞胺樣品的測試顯示:

· 常壓固化工藝的殘留溶劑和氣體量是真空工藝(YES-PB12 設(shè)備)的5 倍

· 真空固化薄膜無氣泡殘留,表面更均勻。

五、真空固化工藝的**優(yōu)勢

· 縮短工藝時間:無需低溫停留步驟,升溫效率更高;

· 提升薄膜質(zhì)量:無褶皺、無爆米花效應(yīng)(無溶劑 / 氣體殘留),薄膜透明(利于多層工藝);

· 降低成本:減少氮氣用量,縮短后續(xù)高真空工藝的排氣等待時間;

提高潔凈度:預(yù)熱氮氣層流設(shè)計優(yōu)于常壓爐的循環(huán)氣流,減少污染物。

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六、 結(jié)論

真空環(huán)境通過高效脫除溶劑,優(yōu)化了酰亞胺化速率控制,擴大了工藝窗口,***提升了 WLP/RDL 電路中聚酰亞胺薄膜的可靠性與生產(chǎn)效率,是更優(yōu)的固化方案。


關(guān)鍵問題


聚酰亞胺固化的**目標是什么?為何這些目標對 WLP/RDL 電路至關(guān)重要?

**目標包括:完成酰亞胺化、優(yōu)化薄膜附著力、去除殘留溶劑及光敏成分。這些目標直接影響薄膜的機械(抗應(yīng)力、附著力)、熱學(耐高溫)和電學性能;若未達成,會導致薄膜起皺、分層、爆米花效應(yīng)等缺陷,降低 WLP/RDL 的成品率和長期可靠性。


常壓固化與真空固化工藝在溶劑去除和氧氣控制方面的關(guān)鍵差異是什么?

l 溶劑去除:常壓工藝依賴高溫和氮氣吹掃,溶劑揮發(fā)受擴散限制,需低溫停留且易形成表面表皮(導致殘留);真空工藝利用低壓降低溶劑沸點(如 NMP 在 50 托時沸點 135°C),無表皮形成,溶劑高效去除,無需停留。

l 氧氣控制:常壓工藝需高流量氮氣吹掃,氧含量難穩(wěn)定;真空工藝通過 3 次真空 / 氮氣吹掃快速除氧,200 托壓力下持續(xù)控氧至 < 10ppm,更穩(wěn)定高效。


真空固化工藝能為 WLP/RDL 生產(chǎn)帶來哪些實際效益?

實際效益包括:①縮短工藝時間(無低溫停留),提升 throughput;②減少氮氣用量,降低成本;③薄膜無缺陷(無褶皺、爆米花效應(yīng)),提升成品率;④薄膜透明,利于多層工藝對準;⑤減少后續(xù)排氣等待時間,提高生產(chǎn)效率。這些優(yōu)勢共同提升了 WLP/RDL 電路的可靠性與成本效益。

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