En el embalaje avanzado a nivel de obleas y el procesamiento posterior, la unión temporal y la desunión han evolucionado de un paso de apoyo a un módulo de proceso crítico para el rendimiento.

A medida que las obleas del dispositivo se adelgazan a 30 ‰ 100 μm, y en algunos casos incluso por debajo de 30 μm, la integridad mecánica del silicio se altera fundamentalmente.la oblea se comporta menos como un sustrato rígido y más como una membrana flexibleCualquier carga térmica excesiva, corte mecánico o tensión no uniforme durante el desacoplamiento puede conducir directamente a:

• Otros materiales de construcción

• Micro-craqueo y fractura

• Delaminación de metales

• Daño a los dieléctricos de baja k y a las interconexiones de Cu

En este contexto, el desvinculado por láser se ha convertido en una de las técnicas de separación más controladas y de bajo estrés para envases avanzados de gama alta.

1Concepto fundamental de la desvinculación láser

La característica que define el desvinculado por láser es la entrega de energía espacialmente selectiva.

A diferencia del desvinculado térmico, químico o mecánico, donde se aplica energía o fuerza a toda la pila de obleas, el desvinculado láser limita la deposición de energía a una región de interfaz predefinida.

El concepto se basa en tres condiciones esenciales:

1. Una oblea portadora transparente por láser

   • Por lo general vidrio, sílice fundido o cerámica transparente

2. Una capa de unión temporal sensible al láser

   • Adhesivos absorbentes, foto-reactivos o de cambio de fase

3. Irradiación láser desde el lado portador

   • La oblea del dispositivo nunca está expuesta directamente al rayo láser

En términos prácticos, el láser pasa a través del portador, interactúa solo con la capa de unión o la interfaz de unión e inicia la separación sin calentar o estresar directamente la oblea del dispositivo.

2Flujo típico del proceso de desvinculación láser

Utilizando un portavidrios como ejemplo, un flujo de proceso estándar es el siguiente:

1. Enlace temporal

   • Dispositivo de oblea unida a un soporte transparente mediante un adhesivo de liberación láser

   • Baja tensión de unión y buena planitud

2. El adelgazamiento de las obleas

   • Reproducción de las materias primas

   • espesor final comúnmente de 20 ‰ 50 μm

3. Procesamiento posterior

   • Formación de VTS

   • Capas de redistribución (RDL)

   • Metalización de la parte posterior

   • Limpieza, grabado y deposición

4. Desenlace con láser

   • Escaneos con láser desde el lado portador

   • La energía se deposita en la capa adhesiva o interfaz

5. Separación de las obleas

   • La fuerza de adherencia se derrumba

   • Dispositivo que separa la oblea con una fuerza externa mínima o nula

6. Limpieza después de la deuda

   • Eliminación del adhesivo residual, si es necesario

3Mecanismos físicos y químicos del desligamiento láser

Dependiendo de la química del adhesivo, la longitud de onda del láser y los parámetros del pulso, varios mecanismos pueden actuar de forma independiente o simultánea.

3.1 Desligamiento fototérmico

El desacoplamiento fototérmico es el mecanismo más ampliamente adoptado en los entornos de producción.

• El adhesivo de unión absorbe fuertemente la energía del láser

• Se produce un calentamiento transitorio localizado en la interfaz

• Las cadenas de polímeros sufren descomposición térmica o carbonización

• La fuerza de adhesión disminuye rápidamente

Características principales:

• La energía se limita a regiones de escala micrométrica

• La duración del calentamiento es extremadamente corta (ns μs)

• El aumento global de la temperatura de las obleas es insignificante

3.2 Sección de enlaces fotoquímicos

Algunos adhesivos avanzados están diseñados para someterse a reacciones fotoquímicas directas bajo longitudes de onda láser específicas (a menudo UV).

• Los fotones láser rompen los enlaces de la columna vertebral del polímero

• La red molecular se derrumba

• El adhesivo pierde su integridad estructural.

Este mecanismo depende menos del aumento de la temperatura y más de la escisión del enlace químico, por lo que es particularmente adecuado para:

• Oferta ultra delgada

• Las estructuras de los dispositivos sensibles a la temperatura

3.3 Ablación interfacial y liberación de micropresión

En densidades de energía más altas, la irradiación láser puede inducir:

• Ablación localizada o formación rápida de gases

• Generación de presión a microescala en la interfaz

• Separación uniforme en toda la zona aduanera

Cuando se controla adecuadamente, este mecanismo produce un frente de separación plano y suave, en lugar de una delaminación catastrófica.

4Ventajas del desligamiento por láser

En comparación con las técnicas térmicas, químicas y mecánicas de desvinculación, el desvinculado por láser ofrece varias ventajas decisivas.

4.1 Tensión mecánica ultrabaja

• No se deslice

• No se descasque

• Fuerza externa mínima

Esto hace que el desvinculado por láser sea particularmente adecuado para obleas más delgadas que 50 μm.

4.2 Zona mínima afectada por el calor (HAZ)

• La deposición de energía es localizada y transitoria

• La oblea del dispositivo experimenta una carga térmica insignificante

• Seguridad para las interconexiones de Cu y los materiales con bajo contenido de calcio

4.3 Alta capacidad de control del proceso

• La longitud de onda del láser, la energía del pulso, la frecuencia de repetición y el patrón de exploración son programables

• Se puede lograr la uniformidad entre las obleas de 300 mm

• Excelente repetibilidad

4.4 Separación limpia y alto rendimiento

• No hay contaminación por disolventes

• El adhesivo residual es delgado y controlable

• Purificación simplificada después de la obligación

5- Las restricciones y limitaciones de ingeniería

A pesar de sus ventajas, el desvinculado por láser no es universalmente aplicable.

Las principales limitaciones incluyen:

• Requisito para las obleas portadoras transparentes

• Los adhesivos deben ser compatibles con el láser

• Mayor coste de capital y complejidad del sistema

• Se requiere una estrecha integración entre los parámetros del láser y la química del adhesivo

Como resultado, el desacoplamiento láser generalmente se implementa en aplicaciones de alto valor y sensibles al rendimiento en lugar de procesos heredados basados en costos.

6. Dominios de aplicación

El desvinculado por láser se utiliza comúnmente en:

• Embalaje lógico avanzado

• Integración de circuitos integrados 3D y TSV

• Integración heterogénea

• Memoria de gran ancho de banda (HBM)

• Inteligencia artificial y dispositivos informáticos de alto rendimiento

7Tendencias y perspectivas tecnológicas

A medida que el grosor de la oblea continúa disminuyendo y la densidad de integración aumenta, la desvinculación está pasando de una operación secundaria a un determinante primario del rendimiento.

Las tendencias actuales indican:

• Migración desde el desvinculado mecánico → térmico → láser

• Aumentar el co-diseño de la química de adhesivos × física del láser × materiales portadores

• La desvinculación por láser se convierte en la solución predeterminada para las obleas ultrafinas

8. Resumen

El desacoplamiento con láser no se trata de quitar el adhesivo, se trata de controlar con precisión dónde y cómo ocurre la separación.

En el embalaje avanzado, el verdadero desafío ya no es unir las obleas, sino separarlas limpiamente, suavemente y exactamente en la interfaz deseada.

El desvinculado por láser representa una de las soluciones más refinadas para este desafío, combinando la ciencia de los materiales, la óptica y la ingeniería de procesos en un solo paso elegante.