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帶來突破性的發展。

因應時代變遷及科技進步的改變,當 IC 的設計 body size 越做越小,且寄望能 夠在最小的 IC 中,疊合出最佳的功能,並且可以透過堆疊衍生出更精密的技術。

但是也因為產品越做越小,外型品質量測技術也會越來越困難。

圖 1-2 半導體各世代演進圖

傳統的半導體封裝技術如:BGA (Ball Grid Array)、QFN/DFN(Quad Flat Nolead/Dual Flat No-lead)以及 CSP(Chip Scale Package)、FBGA(Fine Pitch Plastic BGA)等(圖一),現已無法滿足目前晶片封裝產品的高密度、多功能異質整合、

高傳輸效率與低成本等要求。發展最成熟的晶片尺寸封裝技術 CSP,為了提升其 生產效率及降低成本,也已朝向晶圓級晶片尺寸封裝 WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)或稱晶圓級封裝 WLP(Wafer Level Package)構裝技術發展。

晶圓級封裝(Wafer Level Packaging;WLP)是 IC 封裝方式的一種,是整片晶圓 生產完成後,直接在晶圓上進行封裝測試,完成之後才切割製成單顆 IC,不頇 經過打線或填膠,而封裝之後的晶片尺寸等同晶粒原來大小,因此也稱為晶片尺 寸晶圓級封裝(Wafer Level Chip Scale Package;WLCSP)。由於 WLP 具有較小封 裝尺寸與較佳電性表現的優勢,較容易組裝製程、降低整體生產成本等。此外,

WLP 整合晶圓製造、封裝和測試,也簡化晶圓代工到產品出貨的製造過。

圖 1-3 FOWLP 結構

目前在晶圓級封裝過程中遇到最大的困難點是大面積薄型化封裝後的翹曲 (Warpage)問題,在晶片模封過程中,樹脂材料在固化反應後本身會有收縮現象,

再加上從高溫冷卻到室溫的過程中封裝材料的熱漲冷縮現象也會導致收縮,再加 上與構裝基板介面間之殘留應力以及各材料間熱膨脹係數差異,皆會造成翹曲現 象發生。

圖 1-4 WLP 晶片在模封冷熱過程中之翹曲現象

而量測方式主要以接觸式及非接觸式來進行區分。接觸式必頇透過媒介,將 量測工具與產品進行接觸式的量測,來取得資料與標準樣本進行比對的作業,風 險在於有可能在接觸的過程中,對產品造成細微的損害,相對解讀結果的時間花 費上需要花費較多的時間。所以利用“光”的干涉特性,透過光電模組來達到針對 產品細微物理變化的檢驗方法,會在將來與 IC 封測的發展中扮演很重要的角色。

這種非接觸式的量測,可以利用光的光學原理,進行光投射後經過各種光的特性

對量測對象直接反應或者是透過光學條紋分析原理。而麥克森干涉儀就是一種非 接觸式的光學量測系統,透過光波經由反應透鏡穿透後與反射鏡作業,並透過光 程差的調整,來針對產品的細微形變進行即時影像的比較,進而能輔助不間斷的 生產中能夠利用 real-time monitor 的方式來確保產品品質的穩定性以及劣品的分 類作業。

本文為使用麥克森干涉原理設計出一組應用於晶圓尺寸封裝熱形變的麥克森 干涉量測系統,主要以雷射光(633nm)作為光源,先透過低通濾波片將光源雜訊 過濾後,再經過一透鏡成帄行光源,並透過光路徑的設計,將光源引導入分光稜 鏡,其中一光束經一鏡面沿原路徑反射回分光鏡,另一道光經樣品反射回分光稜 鏡,此兩道反射光因產生干涉條紋。

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