wlcsp封裝技術(shù)分析

WLCSP即晶圓級芯片封裝方式，英文全稱(chēng)是Wafer-Level Chip Scale Packaging Technology，不同于傳統的芯片封裝方式(先切割再封測，而封裝后至少增加原芯片20%的體積)，此種最新技術(shù)是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后才切割成一個(gè)個(gè)的IC顆粒，因此封裝后的體積即等同IC裸晶的原尺寸。它號稱(chēng)是封裝技術(shù)的未來(lái)主流，已投入研發(fā)的廠(chǎng)商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。

它在結束前端晶圓制作流程的晶圓上直接完成所有的操作。在封裝過(guò)程中再將芯片從晶圓上分離，從而使WLCSP可以實(shí)現與芯片尺寸相同的最小的封裝體積，這幾乎是最終的封裝縮微技術(shù)。

晶圓級芯片規模封裝技術(shù)，融合薄膜無(wú)源器件技術(shù)及大面積規格制造技術(shù)能力，不僅提供節省成本的解決辦法，而且提供與現存表面貼裝組裝過(guò)程相符合的形狀因素。芯片規模封裝技術(shù)既提供性能改進(jìn)路線(xiàn)圖，又降低了集成無(wú)源器件的尺寸。

自1998年可行性的WLCSP技術(shù)宣布以來(lái)，近年市場(chǎng)上已經(jīng)出現了各種不同類(lèi)型的WLCSP。這種技術(shù)已經(jīng)使用在移動(dòng)電子設備中，比如用于移動(dòng)電話(huà)的電源供給芯片，并且延伸到邏輯產(chǎn)品的應用中。

WLCSP是倒裝芯片互連技術(shù)的一個(gè)變種。借助WLCSP技術(shù)，裸片的有源面被倒置，并使用焊球連接到PCB。這些焊球的尺寸通常足夠大(在0.5mm間距、預回流焊時(shí)有300μm)，可省去倒裝芯片互連所需的底部填充工藝。如圖1所示，

圖1：WLCSP封裝。

封裝結構

WLCSP可以被分成兩種結構類(lèi)型：直接凸塊和重分布層(RDL)

直接凸塊

直接凸塊WLCSP包含一個(gè)可選的有機層(聚酰亞胺)，這個(gè)層用作有源裸片表面上的應力緩沖器。聚酰亞胺覆蓋了除連接焊盤(pán)四周開(kāi)窗區域之外的整個(gè)裸片面積。在這個(gè)開(kāi)窗區域之上濺射或電鍍凸塊下金屬層(UBM)。UBM是不同金屬層的堆疊，包括擴散層、勢壘層、潤濕層和抗氧化層。焊球落在UBM之上(因此叫落球)，然后通過(guò)回流焊形成焊料凸塊。直接凸塊WLCSP的結構如圖2所示。

圖2：直接凸塊WLCSP。

重分布層(RDL)

圖3是一種重分布層(RDL)WLCSP。這種技術(shù)可以將為邦定線(xiàn)(邦定焊盤(pán)安排在四周)而設計的裸片轉換成WLCSP。與直接凸塊不同的是，這種WLCSP使用兩層聚酰亞胺層。第一層聚酰亞胺層沉積在裸片上，并保持邦定焊盤(pán)處于開(kāi)窗狀態(tài)。RDL層通過(guò)濺射或電鍍將外圍陣列轉換為區域陣列。隨后的結構類(lèi)似直接凸塊——包括第二個(gè)聚酰亞胺層、UBM和落球。

圖3：重分布層(RDL)WLCSP

WLCSP的優(yōu)點(diǎn)：

WLCSP的封裝方式，不僅明顯地縮小內存模塊尺寸，而符合行動(dòng)裝置對于機體空間的高密度需求;另一方面在效能的表現上，更提升了數據傳輸的速度與穩定性。無(wú)需底部填充工藝，可以使用標準的SMT組裝設備。

1原芯片尺寸最小封裝方式：

WLCSP晶圓級芯片封裝方式的最大特點(diǎn)便是有效地縮減封裝體積，封裝外形更加輕薄。故可搭配于行動(dòng)裝置上而符合可攜式產(chǎn)品輕薄短小的特性需求。