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3D 打印+纳米气溶胶喷涂+激光烧结,软性电路有解

时间:2017-10-18 15:06来源:Compotechasia 作者:任苙萍 点击:
观察4:Fan-out RDL 让封装体积更纤巧
有"积层制造"或"加法制造"(additive manufacturing) 别称的 3D 打印,在半导体制程渐受瞩目。3D 打印系统整合应用服务商德芮达科技 (Detekt) 总经理邱云尧表示,3D 打印可降低光罩费用、甚至完全不需光罩便能直接成像,是制作先进纳米原型首选,将大幅简化微型 LED 电路印刷、穿戴式传感器/天线制作、扇出/扇入型晶圆级封装 (FOWLP / FIWLP) 重布线 (RDL) 工作;预估至 2020 年,印刷电子 (Printed Electronics) 市场将达 120 亿美元。

邱云尧提到,倒装芯片凸块 (Flip Chip bump) 因可支持机械和电子连接,且互连短、电感 (Inductance) 低、电性表现良好备受关注。由于倒装的精细线径、区域阵列 (Area Array) 和高密度的内部互连架构,通常需要中介载板 (interposer) 为较粗的板级组装重布线 I/O;为了让封装体积更趋薄型化,业界试图通过 RDL 技术取代中介板,有 Fan-in 和 Fan-out 两种途径——Fan-in 是从周边数组向中心区域移动,虽然不需底部填充胶 (underfill),却会招致另一项灾难:焊点会随之变大、需仰赖更强大的 SMT 解决。
 
照片人物:德芮达科技总经理邱云尧 (左)、OPTOMEC 亚太区业务总监 Pascal Pierra (右)

于是,Fan-out RDL 成为业界的讨论重点,举凡 PoP、SiP 封装皆属此类 (包括苹果 A10 芯片),而底部填充胶则是改善倒装芯片长期可靠度的关键。邱云尧强调,封装对组件的整体效能影响至深、RDL 是晶圆级封装的关键元素,而借助 3D 打印进行 RDL 兼具低成本和设计弹性,有助推动小量的芯片尺寸封装 (CSP)。此外,为增加材料的可选性,德芮达科技与全球第一家研发出"纳米气溶胶喷涂"(Aerosol Jet) 的激光设备厂商 OPTOMEC 合作,可广泛用于导体、隔离器、电阻、生化材料和陶瓷组件制造,对于在立体基板上制作天线尤具优势。
 
图1:OPTOMEC 3D 打印可应用于消费电子、智能工业以及物联网的传感器和天线
资料来源:OPTOMEC 官网

OPTOMEC 亚太区业务总监 Pascal Pierra 说明,"纳米气溶胶喷涂"更方便做几何处理,适用于 10 μm~10 mm 线宽、涂布小于 100 nm 厚度的平面或立体组件,更重要的是它属于非接触型,能以 3D 打印迅速实现可挠式的软性设计、制造到成型,如:应变计 (Strain Gauge) 或具延展性的医疗级硅材。它可与多种化学材料兼容:银、铜、金导电最好,铜、镍的焊锡性 (solderability) 较佳但电迁移 (electromigration) 较弱,而铜镍合金能获得较低的电阻温度系数 (TCR),以及较高的电阻与席贝克系数 (Seebeck coefficient,因单位温差所产生的电压差)。

至于为何要用激光方式喷涂?Pierra 指出激光烧结 (sintering) 拥有以下好处:1.能在低温基板上、以局部加热进行高温材料烧结;2.增加气体惰性以降低覆盖、抑制敏感的铜基材料被氧化;3.喷涂出来的样本可先以低功率激光干燥,之后再加大功率烧结;4.扫描速度可依功率调整 (1~20+ mm/s);5.自限烧结反应。综合上述考虑,"纳米气溶胶喷涂"是物联网 (IoT) 设备的完整解决方案。
 
图2:OPTOMEC 气溶胶喷涂印刷电子设备
 
(责任编辑:jane)
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