晶圆级封装(WLP)方案(一)

3D晶圆级封装植球解决方案一．WLP晶圆植球技术简介晶圆级植球工艺是将微小尺寸的焊球（百微米级）直接放置到刻好电路的晶圆上，经过回流焊炉固化后再进行晶圆的切割和芯片的分选，分选出的芯片通过倒封装（Flip Chip）工艺贴合到基板上。

采用晶圆级植球工艺封装的芯片避免了额外的封装并提供了比如高运行频率、低寄生效应和高I/O密度等优点。

微球植球机是3D芯片晶圆级封装工艺中的必备核心设备之一。

近几年晶圆级植球技术的快速发展，其原因有两个。

一是随着CSP类封装型式IC消费量的增加，IC制造的成本压力进一步加大。

传统的化学电镀BUMPING工艺显示出造价贵、制造周期长、环境污染、工艺复杂和参数不稳定等缺点，因此业界一直在寻找替代解决方案，晶圆级植球技术的突破恰好满足了这一需求。

二是多层堆叠技术(MCM)的发展要求晶圆与晶圆间具有高精度的多引脚的100微米级的互联，只有晶圆级植球技术可以稳定地实现此愿望。

随着网络通信领域技术的迅猛发展，数字电视，信息家电和3G手机等产品将大量需要高端IC电路产品，进而对高引脚数的MCM（MCP），BGA，CSP，3D，SiP，PiP，PoP等中高端产品的需求十分旺盛。

WLP晶圆级封装芯片键合自动化系统是高端IC封装设备的关键设备之一，在越来越引起广泛重视的TSV高端IC封装中将大显身手。

注意：此类应用引脚尺寸介于100微米至300微米之间，小于100微米的引脚基本不采用此方法。

晶圆级植球工艺在国内刚刚开始应用，全球2012年销售预期将达到15条线以上并将保持年均20%以上的增长，具有良好的市场前景。

目前市场上存在的晶圆级植球装备都是国外产品，价格高昂且服务不足，掌握核心技术的国产设备将具有很强竞争力。

二．WLP晶圆植球机简介晶圆级植球动作流程如下：影响晶圆级植球效果的主要因素有：传动机构的精度；图像定位系统的精度和算法；网板的厚度、孔径等参数设定；对网板的压力控制和弹性变形的控制和补偿；植球机构和供球系统的设计。

晶圆级封装产业(WLP)晶圆级封装产业(WLP),晶圆级封装产业(WLP)是什么意思一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。

而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。

WLP一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。

而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。

WLP封装具有较小封装尺寸(CSP)与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用(轻薄短小)。

晶圆级封装(WLP)简介常见的WLP封装绕线方式如下：1. Redistribution (Thin film), 2. Encapsulated Glass substrate, 3. Goldstud/Copper post, 4. Flex Tape等。

此外，传统的WLP封装多采用Fan-in 型态，但是伴随IC信号输出pin 数目增加，对ball pitch的要求趋于严格，加上部分组件对于封装后尺寸以及信号输出脚位位置的调整需求，因此变化衍生出Fan-out 与Fan-in + Fan-out 等各式新型WLP封装型态，其制程概念甚至跳脱传统WLP封装，目前德商英飞凌与台商育霈均已经发展相关技术。

二、WLP的主要应用领域整体而言，WLP的主要应用范围为Analog IC(累比IC)、PA/RF(手机放大器与前端模块)与CIS(CMOS Ima ge Sensor)等各式半导体产品，其需求主要来自于可携式产品(iPod, iPhone)对轻薄短小的特性需求，而部分NOR Flash/SRAM也采用WLP封装。

WLCSP晶圆级加工和晶片加工服务 (WLP/DPS)Amkor 提供晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP)，在器件和最终产品的母板之间进行直接焊接互连。

WLCSP 包括晶圆凸块（有或无焊盘重分布层，即 RDL）、晶圆级最终测试、器件单切和卷带封装，为完全一站式的解决方案提供支持。

Amkor 的稳固的凸块下金属层位于晶粒有源表面的 PBO 或 PI 电介质层上方， 提供可靠的互连解决方案，能够适应严苛板级条件，并且满足全球消费者市场对可移动电子设备不断高涨的需求。

发展的驱动力� 移动设备内的小封装是将电池尺寸最大化的关键� 被快速增长的市场（即平板电脑和只能手机）广泛接受� 持续拓宽技术平台应用范围� 将高性能功能从处理器中去集成化，变为新的专用器件（如音频）� 减少电测次数� 满足MSL L1标准，降低T&R 到EMS组装的成本�突破原有芯片尺寸限制，提高EMS底部填充工艺的SMT兼容性应用WLCSP 系列适用于各种半导体器件类型，从高端 RF WLAN 组合芯片，到 FPGA、电源管理、闪存/EEPROM、集成无源网络和标准模拟应用。

WLCSP 在最大程度上降低总体拥有成本，它能够提高半导体容量，所利用的解决方案也是当今市面上外观规格最小型、性能最高，而且最可靠的半导体封装产品之一。

WLCSP 完美适用于（但不限于）移动电话、平板电脑、上网本、个人电脑、磁盘驱动器、数码相机和视频摄像机、导航设备、游戏控制器，以及其他便携式/远程产品和部分汽车终端应用。

数据表 | 晶圆级产品WLCSPCSPn3CSP nl 再钝化层凸块 (BoR) 为无需重新布线的器件提供可靠、高成本效率的真正芯片尺寸封装。

BoR 采用具备一流电气/机械特性的再钝化聚合物层。

另外，它还增加了 UBM，而焊接凸块也直接置于晶粒 I/O 焊盘上方。

CSP nl 采用行业标准的表面贴装组装和回流焊技术。

CSP nl 再钝化层凸块CSP nl 重布线层凸块选项增加电镀铜重布线层 (RDL)， 将 I/O 焊盘连接至 JEDEC/EIAJ 标准节距，消除了针对 CSP 应用重新设计传统部件的必要性。

晶圆级封装: 热机械失效模式和挑战及整改建议2022/4/23WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging，晶圆级封装)的设计意图是降低芯片制造成本，实现引脚数量少且性能出色的芯片。

晶圆级封装方案是直接将裸片直接焊接在主板上。

本文旨在于介绍这种新封装技术的特异性，探讨最常见的热机械失效问题，并提出相应的控制方案和改进方法。

晶圆级封装技术虽然有优势，但是存在特殊的热机械失效问题。

很多实验研究发现，钝化层或底层破裂、湿气渗透和/或裸片边缘离层是晶圆级封装常见的热机械失效模式。

此外，裸片边缘是一个特别敏感的区域，我们必须给予更多的关注。

事实上，扇入型封装裸片是暴露于空气中的（裸片周围没有模压复合物覆盖），容易被化学物质污染或发生破裂现象。

所涉及的原因很多，例如晶圆切割工序未经优化，密封环结构缺陷(密封环是指裸片四周的金属花纹，起到机械和化学防护作用)。

此外，由于焊球非常靠近钝化层，焊球工序与线路后端栈可能会相互影响。

本文采用FEM(Finite Element Method，有限元法)方法分析应力，重点放在扇入型封装上。

我们给出了典型的应力区域。

为降低机械失效的风险，我们还简要介绍了晶圆级封装的特异性。

在描述完机械失效后，我们还对裸片和钝化边缘进行了全面的分析。

分析结果显示，钝化边缘产生最大应力，这对沉积策略(直接或锥体沉积方法)和边缘位置提出了要求。

此外，研究结果还显示，必须降低残余应力，并提高BEoL(线路后端)的钝化层厚度。

1. 前言和背景晶圆级封装的设计意图是降低芯片制造成本，实现引脚数量少且性能出色的芯片。

晶圆级封装方案是直接将裸片直接焊接在主板上。

双层电介质、RDL(ReDistribution Layer, 重新布线层)、UBM (可焊接薄层，用于焊球底部金属化)和焊球都位于标准BEoL栈之上。

因此，这些层级扩展了传统晶片制程(多层沉积薄膜配合光刻工艺)范围。

芯片封装在晶圆级的应用芯片封装是现代电子领域中不可或缺的步骤，它将半导体芯片与外部世界连接起来，并提供保护和支持。

在芯片制造的过程中，晶圆级封装（Wafer Level Packaging，WLP）技术尤为重要。

本文将深入探讨芯片封装在晶圆级的应用，从简单到复杂逐步展开，帮助读者更深入地了解这个领域的相关知识。

一、什么是晶圆级封装？晶圆级封装是一种将芯片封装成最小尺寸的工艺技术。

它的核心思想是在芯片制造的过程中，直接在晶圆上完成封装步骤。

相比传统封装技术，晶圆级封装可以实现更紧凑的芯片尺寸，提高集成度和性能。

二、晶圆级封装的应用领域1. 移动设备领域在移动设备领域，如智能手机和平板电脑，尺寸和性能是至关重要的因素。

晶圆级封装技术可以实现更小尺寸和更高性能的芯片，满足消费者对便携性和功能的需求。

2. 汽车电子领域在汽车电子领域，晶圆级封装可以为车载电子系统提供高可靠性和耐用性。

晶圆级封装还可以提高芯片的抗振动和抗高温特性，适应汽车复杂的工作环境。

3. 医疗电子领域在医疗电子领域，晶圆级封装可以实现更小的医疗设备，提高患者的舒适度和可携带性。

晶圆级封装还可以实现高度集成的医疗芯片，提高医疗诊断和治疗的效率。

4. 工业自动化领域在工业自动化领域，晶圆级封装可以为工业设备提供更高性能和更好的可靠性。

晶圆级封装还可以实现工业设备与互联网的连接，为工业智能化提供支持。

三、晶圆级封装的优势和挑战1. 优势（1）尺寸更小：晶圆级封装可以实现更小尺寸的芯片，提高产品的集成度和性能。

（2）成本更低：相比传统封装技术，晶圆级封装可以减少封装材料和加工步骤，从而降低生产成本。

（3）可靠性更高：晶圆级封装可以提供更好的抗振动和抗高温特性，提高芯片的可靠性和耐用性。

（4）工艺更简化：晶圆级封装可以在晶圆制造的过程中完成封装步骤，简化整个制造流程。

2. 挑战（1）封装材料的选择：晶圆级封装需要选择与芯片兼容的封装材料，以确保封装质量和可靠性。

从扇出型晶圆级封装谈未来芯片发展趋势
扇出型晶圆级封装（wafer-level fan-out packaging，简称WLP）是一种颇具应用前景的新型封装技术，相比传统封装技术，它具有更
高的集成度、更小的封装尺寸和更多的IO接口。

这使得WLP技术在5G、人工智能、物联网等领域发挥出越来越重要的作用。

未来，随着芯片制造工艺的逐渐提高，芯片封装技术也将不断迭
代升级。

扇出型晶圆级封装有望成为下一代芯片封装技术的主流，而
且在过渡期间依然会被广泛应用。

未来的芯片封装市场将呈现出多元化、集成化、模块化和智能化的特点。

未来芯片封装技术的发展方向，包括以下几个方面：首先是基于
扇出型晶圆级封装的超高密度封装技术，能够在小尺寸封装中实现更
高的集成度和更多的IO接口；其次是通过3D封装技术实现芯片排列
方式的变化，从而实现更高的性能和更低的功耗；最后是智能化模块
化封装技术，实现与外部连接器相比更小的占用面积和更低的功耗。

总的来说，未来芯片封装技术将会发展成为更加领先和卓越的技术，更好地满足现代科技应用的需求，扇出型晶圆级封装是其中不容
忽视的重要一环。

晶圆级封装（WLCSP）倒片封装（Flip-Chip）
来源：芯苑
受电子产品的小、轻、薄的驱动，封装领域也是不断开发出新的封装type。

上一章就有说到CSP封装就是比较革命性的产品，Size是裸芯片的1.2倍甚至同等大小，尤其随着移动电子的兴起，这种裸芯片封装(Wafer Level CSP)封装已经是最小最省钱的封装方式了，虽然前期需要RDL的光罩费用，但是它省去了Leadframe的费用，直接solder bump焊接到主板上即可。

CSP(Chip-Scale or Chipe-Size Package)的concept起源于1990s，follow的是IPC/JEDEC J-STD-012标准，它主要应用于Low pin count的EEPROMs、ASICs 以及microprocessors (MCU)等，尤其当Wafer越大而Die又越小的时候，其成本会更有优势。

CSP封装主要的步骤为：把die mount到epoxy interposer上，再用wire bond (gold or Al)将PAD和基板连接起来，第三步用Molding Plastic封装保护Die和Wire，最后再将Solder ball贴到Interposer底部。

晶片级封装(WLP)及其应用Oct 08, 2003摘要：本文详细讨论了Maxim的晶片级封装(WLP)，其中包括：晶圆架构、卷带包装、PCB布局、安装、回流焊、热特性以及可靠性等问题。

注：最终用户及安装人员有负责遵循符合其行业标准的设计和装配文件，行业标准文件包括(但不限于)以下内容：•电子工业联接协会(IPC)•半导体标准行业协会(JEDEC)•电子工业协会(EIA)点击这里，了解典型射频收发器设计的无线器件•国际电子制造联合会(iNEMI)•国际电工委员会(IEC)•美国国家标准学会(ANSI)•Jisso国际理事会(JIC)•日本印刷电路工业会(JPCA)•线束及组件制造商协会(WHMA)概述晶片级封装(WLP)是芯片封装(CSP)的一种，可以使IC面向下贴装到印刷电路板(PCB)上，采用传统的SMT安装工艺。

芯片焊盘通过独立的焊球直接焊接到PCB焊盘(图1)。

WLP技术与球栅阵列、引线型和基于层压成型的CSP封装技术不同，它没有绑定线或引出线。

WLP通常无需填充材料，但是在一些特定应用中，比如移动设备中，填充材料能够增大WLP的机械强度。

WLP的主要优势在于其封装尺寸小、IC到PCB之间的电感很小、并且缩短了生产周期。

图1. 10 x 10 WLP侧视图照片WLP结构Maxim的WLP芯片是在硅晶片衬底上直接建立封装内部互连结构。

在晶片表面附上一层电介质重复钝化的聚合物薄膜。

这层薄膜减轻了焊球连接处的机械压力并在管芯表面提供电气隔离。

在聚合物薄膜内采用成相技术制作过孔，通过它实现与IC绑定盘的电气连接。

WLP焊球阵列是基于具有均匀栅距的矩形栅格排列。

焊球材料由顶标中A1位置的标示符表示(见图2中的顶标A1)。

A1为光刻的双同心圆时，表示焊膏采用的是低熔点的SnPb；对于无铅焊膏，A1处采用加号表示。

所有无铅WLP产品的底部均采用晶片迭层(聚合物薄膜保护层)，该聚合物材料为硅片底部提供机械接触和UV光照保护。