就特性上來說，F(xiàn)O-WLP/PLP是一種具有比覆晶封裝具有更好電氣特性的封裝觀念技術，并且在面對晶片薄化要求時，也具有較小熱變形的特性。從大約五年前開始，逐漸擴展應用在RF，功率放大器，基頻等等的晶片產(chǎn)品上。更進一步的，從今年開始，由于出色的電氣特性和布線密度，F(xiàn)O-WLP/PLP更被應用在自動駕駛必或缺的雷達半導體上。
與常規(guī)的覆晶封裝相比，雖然FO-WLP/PLP能夠達到更高性能和更薄的晶片體積，但是因為來自于FO-WLP/PLP的制程良率和材料等等的相關問題，也大程度的影響了FO-WLP/PLP生產(chǎn)成本。
當然，在一項新的生產(chǎn)技術在被導入時，常常會面臨著許多的課題需要被解決，包括了生產(chǎn)設備、材料、制程手法等。當然，今天的備受注目的FO-WLP/PLP也是存在著這些無法避免的挑戰(zhàn)。
以目前的技術材料限制下，就大方向而言FO-WLP/PLP這個新的技術急需要面對幾項問題跟挑戰(zhàn)。包括了，黏著劑需要具備相當好的晶片黏著特性、進行成型化合物時的蒸氣去除控制、翹曲控制，以及針對面板級制程的均勻涂布與Debonding(圖一)。
| 圖一 : FO-WLP/PLP急需要面對的問題跟挑戰(zhàn)（參考資料:TOK、智動化整理繪制） |
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第一、在進行晶片固定制程時，黏著劑扮演著非常重要的角色，是否挑選了特性相當優(yōu)秀黏著劑的話，將會直接影響產(chǎn)品的良率，也就是說成本是否能夠降低的一大關鍵因素。
黏著劑的基本作用是能夠讓晶片可以在基板上黏著好。由于在進行晶片固定時，會對晶片施加一定程度的壓力，讓晶片能夠固定在預定的位置上，如果黏著劑不具備較佳的黏著性，會在晶片與基板之間產(chǎn)生空隙，使得空氣跑進這些空隙之中，形成所謂的氣泡。因此，選擇黏著劑的第一要件就是要不容易在晶片與基板之間產(chǎn)生氣泡。
第二、再來就是需要一個與黏著劑搭配最適合的molding制程，因為當晶片固定基板時，molding制程的特性是高溫又高壓，如果黏著劑在高壓、高溫之下，會出現(xiàn)黏著效果不佳的情況下時，就會使得晶片出現(xiàn)位移，而造成失敗的現(xiàn)象，因此，必須要高壓高溫之下，黏著劑能夠把晶片固定的非常牢固，這時molding就是一個非常重要的技術。
第三、就是要能控制所謂的蒸氣發(fā)生，當在進行molding的制程后，是很容易會出現(xiàn)蒸氣，因為里面會有一些水分子造成蒸氣，而這些由水分子產(chǎn)生的蒸氣，會讓晶片與玻璃層之間產(chǎn)生剝離的情況，所以蒸氣的控制是非常的重要。
最后，是翹曲的控制（Warpage control），尤其是在面臨進行Fan Out面板級制程時，會經(jīng)常遇到所謂卷翹的問題，面板大概會產(chǎn)生在2～3mm的翹曲，而這樣的彎曲程度會讓基板與晶片出現(xiàn)10mm左右的間距。因此，這時就必須透過專用的設備與技術，來對基板進行翹曲的控制。
需要相當好的晶片黏著特性
導入Fan Out制程時到底要怎么樣來選擇這個黏著劑的特性，就是說要能夠容易進行黏著。當然黏著力是最重要的條件，除此之外，還必須有耐熱的能力與容易被完全清除，而且更需要能適用在EMC（環(huán)氧成型化合物；Epoxy Molding Compound）mold這個制程之中。
圖二是一項對于不同黏著劑在溫度與模數(shù)（Modulus）的比較結(jié)果。在圖中，橫座標代表的是溫度，而直座標則是Modulus，在這里Modulus所代表的是固定能力，Modulus越高的話，固定能力就愈強，而Modulus愈低便是愈柔軟。
| 圖二 : 黏著劑在溫度與模數(shù)(Modulus)的比較結(jié)果。 （資料來源:TOK） |
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越牢固越下面，它就越松。黑色這個曲線代表的是在進行Wafer bonding常用的黏著劑，而紅線則是Fan Out制程所專用的黏著劑。
從圖表中可以看到，Wafer bonding常用的黏著劑，在溫度200度以內(nèi)時，這個黏著劑的黏著能力是可以將晶片黏著的相當穩(wěn)當，但當溫度高于200度時，就開始軟化，而軟化也就代表固定效果變差。也就是說，當進行晶片與玻璃基板Wafer bonding制程時的溫度，必須要在200度以下的溫度，才具備高度的黏著可靠度。
而代表Fan Out制程所專用黏著劑的紅色這條線，雖然它的特性在較低溫時，也是較柔軟，但是制程溫度持續(xù)增加下，即便是超過了200度，還是可以維持在一定范圍的黏著能力值，因此相當容易能夠依照這個特性來調(diào)整相關的制程。
一般來說，F(xiàn)an Out制程技術下，當在進行晶片bonding階段的溫度大多是100度以下，不過當制程來到molding，也就是晶片固定，這時候的溫度就會升高到180度左右，如果這時黏著劑的耐高溫能力不足時，就會出現(xiàn)前述晶片位移的情況而導致失敗。也就是說在進行晶片molding的時候，黏著劑必須要在高溫維持可以黏著相當牢固的這樣一個特性。
圖三和圖四是日本東京應化工業(yè)在Die bonding跟molding的部份，做一個黏著劑的一個比較模擬驗證結(jié)果。
測試的條件是，在玻璃基板上，分別涂布了5μm的Wafer bonding與Fan Out制程用的粘著劑，而晶片的面積是5mm X 5mm。之后在80度的溫度下進行bonding。
首先從正面的俯視照面看下去，可以發(fā)現(xiàn)圖三中，無論是使用Wafer bonding或Fan Out制程用的粘著劑，都是沒有氣泡的，也就是說沒有空洞。
| 圖三 : 旒著劑涂布後，正面的俯視照面。（資料來源:TOK） |
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但是，當進行molding制程時，測試的條件是涂布了50μm的黏著劑，但是因為東京應化工業(yè)并沒有molding的設備，這個測試是工程師利用上下都是矽膠來代替晶片與玻璃基板。測試的溫度分別是攝氏120度、140度跟160度。
當進行測試時，就會發(fā)現(xiàn)到當溫度升高時，圖四的雙方會有相當明顯的變化，尤其是在邊緣的部分。在120度和140度時，雖然邊緣的變化其實不大。但是當溫度已經(jīng)來到160度的時候，可以發(fā)現(xiàn)矽膠的邊緣會有黏著劑一點點溶解所產(chǎn)生凸出的一個變化。
| 圖四 : 當溫度升高時，雙方會有相當明顯的變化。 （資料來源:TOK） |
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所以經(jīng)由這個驗證可以知道，如果使用Wafer bonding黏著劑在進行molding制程時，在高溫的情況下會有Die bond的位移，如果是使用專為Fan Out所開發(fā)出來黏著劑，可以看到它在各種溫度，尤其是在高溫的情況下，是不會有任何的變化。
也就是說，在進行molding制程時選擇針對Fan Out專屬開發(fā)的黏著劑是非常重要的。
蒸氣的去除控制
選擇不適當?shù)酿ぶ鴦┏嗽趍olding階段會造成晶片位移之外，還有很大的可能性會出現(xiàn)蒸氣。大家都能夠了解，如果不采取有效解決方案的話，就照這樣molding下去，其實會產(chǎn)生非常嚴重的蒸氣問題。因此，接著來討論Degas的挑戰(zhàn)，如何在molding這個制程下進行有效的蒸氣控制。
首先，先了解一下蒸氣會產(chǎn)生什么問題。當把晶片置放上去之后，緊接著就會開始進行molding來將晶片固定，如果這時在晶片與基板之間產(chǎn)生空氣的話，不僅黏著效果會不好，甚至會有剝落的問題。這是因為mold compound的一個特性就是很容易吸濕，然后吸濕就會產(chǎn)生蒸氣，而蒸氣就會導致黏著剝落。
圖五是蒸氣的問題出現(xiàn)在molding時的結(jié)果。左邊的照片可以看出來出現(xiàn)很嚴重剝落的情況，而右邊則是沒有剝落的完全正常狀態(tài)。
| 圖五 : 在molding時出現(xiàn)蒸氣的問題。（資料來源:TOK） |
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因為有蒸氣而產(chǎn)生的剝離現(xiàn)象，要怎么樣去解決這個問題，主要來講可以有3個方法。
第一個方式，是讓黏著這個涂層非常穩(wěn)定，固定的非常牢固。如果蒸氣很強的情況下，可以因為黏著劑本身非常的牢固，使得因為蒸氣所產(chǎn)生的影響會大幅降低。第二是改良mold compound，讓蒸氣量降低，但在mold compound這個部份降低蒸氣量其實是很難的，有技術上的困難性，目前還看不出來有比較好的方式。
第三是冷卻處理，因為在排氣之后蒸氣量會降低，所以在進行mold compound之前先做冷卻處理，可以有效減少蒸氣所帶來的影響。不過，這個方式大多業(yè)者都不太愿意采用，因為會影響到制程，整個時間跟效率是會對成本帶來巨大的影響，所以這樣的方式不太容易被接受。
關注熱膨脹系數(shù)來降低基板的翹曲
另外，對于FO面板級的制程技術而言，翹曲的控制也是影響良率的一個關鍵課題。
圖六與圖七是翹曲（Warpage）控制的案例。在這兩個案例顯示了熱膨脹系數(shù)（CTE）對于翹曲的影響。
在Wafer bonding下，把晶圓固定之后，可以看到矽晶圓的CTE大約是3 ppm，而玻璃基板的熱膨脹系數(shù)一樣是3 ppm，這代表著不太存在因為熱膨脹系數(shù)所帶來的影響，因此在Warpage影響中，曲線幾乎是呈現(xiàn)水平的。
但另一方面，環(huán)氧成型化合物 (Epoxy Molding Compound；EMC)的mold compound大概是10 ppm左右，所以貼合在3ppm的這個玻璃上面，它的翹曲度就會相對變得很大。這個就是所謂熱膨脹系數(shù)的誤差率，也就是3 ppm跟10 ppm之間的落差，落差越大所造成的翹曲率就越大。
因此需要去選擇玻璃材質(zhì)熱膨脹系數(shù)的值，只要拿捏恰當，翹曲率就可以被控制得很好。這是單純針對EMC的這個制程，在玻璃基板所顯示的一個結(jié)果。
但是會影響翹曲并非只有玻璃基板材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)，因為在制程里面還會有RLD跟D晶片，所以再加上去又出現(xiàn)更多不同的組合結(jié)果。所以，降低翹曲率從熱膨脹系數(shù)做一個調(diào)整可以達到有效的改變來達到降低的目的，另外，也可以利用Fan Out 面板級專用設備來改善翹曲的問題。
對面板級制程的均勻涂布與Debonding
黏著劑的涂布對于Fan Out 面板級也是一項相當程度的考驗。一般來說，黏著劑在晶圓級的涂布方式和面板級的涂布方式有著結(jié)構性的不同。
從圖八可以看出來，晶圓級是透過Spin的方式來進行coating，而面板級則是采用Slit 的方式coating。
| 圖八 : 進行Coating制程時，晶圓級是透過Spin的方式，而面板級則是采用Slit 的方式。（資料來源:TOK） |
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其實，對于LCD、FPD等平面顯示器制程中．本來就有Slit coating這樣的一個技術，但是同樣的設備卻并沒有辦法完全被套用在Fan Out制程技術里。主要有3個原因。
首先，涂布的時候沒有辦法均一，對于Fan Out面板級來說，coating之后需要有均一性平整性。
以FPD來講，它只要15 mm里面涂滿就可以了，但是面板級它就更嚴謹，只能從邊緣開始算5到6個mm，大概3分之1不到，以厚度來講，必須要很精準在5mm里，而且要均勻的涂滿、涂平整，這是非常難的。
再來是氣泡的問題，面板級因為比較厚，所以需要的涂層也比較厚，因此黏著劑濃度比較高、比較黏稠，所以中間就容易產(chǎn)生氣泡。因此必須要去除這些氣泡，如果利用一般FPD的技術，來把這個氣泡脫除掉是很困難的，這時就必須在PUMP這個部分做改變，來進行改良。
再來就是先前提到的卷曲控制，因為只有10 mm那么大。如果是產(chǎn)生這么大的翹曲的話，就需要藉由設備讓基板平整，這是非常重要的，因為如果面板出現(xiàn)這么大的翹曲，是完全無法進行Slit coating，使得在良率上會出現(xiàn)很大的問題，所以很重要的就是進行Fan Out時要去控制卷曲度。另外還有debonding和Transfer bonder的部份。
以面板及制程來講，必須要能夠控制它的壓力，越大的面積，就必須要均勻的去控制壓力，未來市場的需求是650mm乘以650mm這么大的面板的需求，所以這個部份的控制跟合并技術的開發(fā)跟設備的需求，都非常的重要，不僅可以防止氣泡出現(xiàn)，還可以達到容易脫模。
目前大多是用雷射去脫模，所以處理時間就會變成是一個關鍵。相對于一般12吋的晶圓來講，面板是非常的大，所以雷射反應的處理時間就會變得更長。
另外，晶圓脫模之后的一個關鍵是handling。在Wafer制程的時候，是采用Dicing tape來做handling，但是在面板的部份是沒有Dicing tape，所以脫除之后面板的handling就很重要。
