【科普@@】什么是晶圆@@级封装@@@@@@

晶圆@@级封装@@@@(Wafer Level Packaging,缩写@@WLP)是一@@种先进的封装@@技术@@@@,因其具有尺寸小@@、电性能优良@@、散热好@@、成本低等优势@@,近年来发展迅速@@。根据@@Verified Market Research 研究数据@@,晶圆@@级封装@@@@市场@@ 2020 年为@@ 48.4 亿美元@@,预计到@@ 2028 年将达到@@ 228.3 亿美元@@,从@@ 2021 年到@@ 2028 年的复合年增长率为@@ 21.4%。

一@@、晶圆@@级封装@@@@VS传统封装@@@@

在传统晶圆@@封装@@中@@,是将成品晶圆@@切割成单个芯片@@,然后再进行黏合封装@@@@。不同于传统封装@@@@工艺@@,晶圆@@级封装@@@@是在芯片还在晶圆@@上@@的时候就对芯片进行封装@@@@,保护层@@可以黏接在晶圆@@的顶部或@@底部@@,然后连接电路@@,再将晶圆@@切成单个芯片@@。

相比于传统封装@@@@@@,晶圆@@级封装@@@@具有以下优点@@:

1、封装@@尺寸小@@

由于没有引线@@、键合和塑胶工艺@@,封装@@无需向芯片外扩展@@,使得@@WLP的封装@@尺寸几乎等于芯片尺寸@@。

2、高传输速度@@

与传统金属引线产品相比@@,WLP一@@般有较短的连接线路@@,在高效能要求如高频下@@,会有较好的表现@@。

3、高密度连接@@

WLP可运用数组式连接@@,芯片和电路板之间连接不限制于芯片四周@@,提高@@单位面积的连接密度@@。

4、生产周期短@@

WLP从@@芯片制造到@@、封装@@到成品的整个过程中@@,中间环节大大减少@@@@,生产效率高@@,周期缩短很多@@@@。

5、工艺成本低@@

WLP是在硅片层@@面上@@完成封装@@测试的@@,以批量化的生产方式达到成本最小化的目标@@。WLP的成本取决于每个硅片上@@合格芯片的数量@@,芯片设计尺寸减小和硅片尺寸增大的发展趋势使得@@单个器件封装@@的成本相应地减少@@@@。WLP可充分利用晶圆@@制造设备@@@@,生产设施费用低@@。

二@@、晶圆@@级封装@@@@的工艺流程@@@@

图@@ WLP工艺流程@@

晶圆@@级封装@@@@工艺流程@@如图@@所示@@:

1、涂覆第一@@层@@聚合物薄膜@@,以加强芯片的钝化层@@@@,起到应力缓冲的作用@@。聚合物种类有光敏聚酰亚胺@@(PI)、苯并环丁烯@@(BCB)、聚苯并恶唑@@(PBO)。

2、重布线层@@@@(RDL)是对芯片的铝@@/铜焊区位置重新布局@@,使新焊区满足对焊料球最小间距的要求@@,并使新焊区按照阵列排布@@。光刻胶作为选择性电镀的模板以规划@@RDL的线路图@@形@@,最后湿法蚀刻去除光刻胶和溅射层@@@@。

3、涂覆第二@@层@@聚合物薄膜@@,是圆片表面平坦化并保护@@RDL层@@。在第二@@层@@聚合物薄膜光刻出新焊区位置@@。

4、凸点下金属层@@@@(UBM)采用和@@RDL一@@样的工艺流程@@制作@@。

5、植球@@。焊膏和焊料球通过掩膜板进行准确定位@@,将焊料球放置于@@UBM上@@,放入回流炉中@@,焊料经回流融化与@@UBM形成良好的浸润结合@@,达到良好的焊接效果@@。

三@@、晶圆@@级封装@@@@的发展趋势@@

随着电子@@产品不断升级换代@@,智能手机@@、5G、AI等新兴市场对封装@@技术@@提出了更高要求@@,使得@@封装@@技术@@朝着高度集成@@、三@@维@@、超细节距互连等方向发展@@。晶圆@@级封装@@@@技术@@可以减小芯片尺寸@@、布线长度@@、焊球间距等@@,因此可以提高@@集成电路的集成度@@、处理器的速度等@@,降低功耗@@,提高@@可靠性@@,顺应了电子@@产品日益轻薄短小@@、低成本的发展要需求@@。

晶圆@@级封装@@@@技术@@要不断降低成本@@,提高@@可靠性@@水平@@,扩大在大型@@IC方面的应用@@:

1、通过减少@@@@WLP的层@@数降低工艺成本@@,缩短工艺时间@@,主要是针对@@I/O少@@、芯片尺寸小的产品@@。

2、通过新材料应用提高@@@@WLP的性能和可靠度@@。主要针对@@I/O多@@、芯片尺寸大的产品@@。

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