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

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。

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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