晶圆级封装技术的发展

晶圆级封装的工艺流程概述说明1. 引言1.1 概述晶圆级封装是一种先进的封装技术，它将多个组件和集成电路(IC) 封装在同一个晶圆上，从而提高了芯片的集成度和性能。

相比传统的单芯片封装方式，晶圆级封装具有更高的密度、更短的信号传输路径和更低的功耗。

因此，晶圆级封装已经成为微电子领域中一项重要且不断发展的技术。

1.2 文章结构本文将对晶圆级封装的工艺流程进行全面地概述说明。

首先，在引言部分，我们将对该主题进行简要概述并介绍文章结构。

接下来，在第二部分中，我们将详细阐述晶圆级封装的工艺概述以及相关的工艺步骤、特点与优势。

然后，在第三部分中，我们将探讨实施晶圆级封装工艺时需要考虑的关键要点，包括设计阶段、加工阶段和测试与质量管控方面的要点与技术要求。

在第四部分中，我们将介绍晶圆级封装工艺流程中常见问题及其解决方法，并提出提高封装可靠性的方法和策略，以及工艺流程改进与优化的建议。

最后，在第五部分中，我们将总结回顾晶圆级封装工艺流程，并展望未来晶圆级封装技术的发展方向和趋势。

1.3 目的本文的目的是全面介绍晶圆级封装的工艺流程，提供读者对该领域较为详细和系统的了解。

通过对每个章节内容的详细阐述，读者可以获得关于晶圆级封装工艺流程所涉及到的各个方面的知识和技术要求。

同时，通过对常见问题、解决方法以及未来发展方向等内容的探讨，读者可以更好地理解该技术在微电子领域中的重要性，并为相关研究和应用提供参考。

2. 晶圆级封装的工艺流程：2.1 工艺概述：晶圆级封装是一种先将芯片进行封装，然后再将封装好的芯片与其他组件进行连接的封装技术。

其主要目的是提高芯片的集成度和可靠性，并满足不同应用领域对芯片包装技术的需求。

晶圆级封装工艺拥有多个步骤，其中包括材料准备、焊膏印刷、IC贴装、回流焊接等过程。

2.2 工艺步骤：（1）材料准备：首先需要准备好用于晶圆级封装的相关材料，如底部基板、球柵阵列（BGA）、波士顿背面图案（WLCSP）等。

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。

扇出型晶圆级封装技术采取在芯片尺寸以外的区域做I/O接点的布线设计，提高I/O接点数量。

采用RDL工艺让芯片可以使用的布线区域增加，充分利用到芯片的有效面积，达到降低成本的目的。

扇出型封装技术完成芯片锡球连接后，不需要使用封装载板便可直接焊接在印刷线路板上，这样可以缩短信号传输距离，提高电学性能。

扇出型晶圆级封装技术的优势在于能够利用高密度布线制造工艺，形成功率损耗更低、功能性更强的芯片封装结构，让系统级封装（System in a Package, SiP）和3D芯片封装更愿意采用扇出型晶圆级封装工艺。

第一代FOWLP技术是由德国英飞凌（Infineon）开发的嵌入式晶圆级球栅阵列（Embedded Wafer Level Ball Grid Array, eWLB）技术（见图1），随后出现了台积电（TSMC）的整合式扇出型晶圆级封装（Integrated Fan-Out Package, InFO）技术和飞思卡尔（Freescale）的重分布芯片封装（Redistributed Chip Package, RCP）技术等。

由于其成本相对较低，功能性强大，所以逐步被市场接受，例如苹果公司（Apple）已经在A12处理器采用扇出型封装进行量产。

同时其不仅在无线领域发展迅速，现在也正渗透进汽车和医疗应用，相信未来我们生活中的大部分设备都会采用扇出型晶圆级封装工艺。

图1 英飞凌eWLB工艺技术示例图传统的封装技术如倒装封装、引线键合等，其信号互连线的形式包括引线、通孔、锡球等复杂的互连结构。

这些复杂的互连结构会影响芯片信号传输的性能。

在扇出型封装中（见图2），根据重布线的工序顺序，主要分为先芯片（Chip first）和后芯片（Chip last）两种工艺，根据芯片的放置方式，主要分为面朝上（Face up）和面朝下（Face down）两种工艺，综合上述四种工艺，封装厂根据操作的便利性，综合出以下三种组合工艺，分别是面朝上的先芯片处理（Chip first-face up）、面朝下的先芯片处理（Chip first-face down）和面朝下的后芯片处理（Chip last-face down）。

晶圆级玻璃工艺晶圆级玻璃工艺是一种在半导体制造过程中使用的重要工艺，其主要应用于晶圆的加工和封装过程中。

晶圆级玻璃工艺的发展和应用推动了半导体行业的进步和创新。

晶圆级玻璃是一种高纯度、高温稳定性和低热膨胀系数的特殊玻璃材料。

它具有优异的化学稳定性和机械强度，能够承受高温和高压的工艺条件。

在半导体制造过程中，晶圆级玻璃主要用于保护晶圆，提供良好的绝缘和密封性能，同时还能够实现光学和电学功能的集成。

晶圆级玻璃工艺的主要步骤包括：玻璃基板制备、玻璃基板清洗、玻璃基板涂覆、热处理、光刻、蚀刻、金属化、封装等。

首先，玻璃基板制备是整个工艺的基础。

通常采用浮法、拉伸法或离心法等工艺制备出薄而平整的玻璃基板。

然后，对玻璃基板进行清洗，以去除表面的杂质和污染物，保证后续工艺的顺利进行。

接下来，玻璃基板涂覆是实现功能集成的关键步骤。

通过溶液法或薄膜沉积技术，在玻璃基板表面形成一层薄膜。

这种薄膜可以实现光学、电学和机械性能的调控，为后续工艺提供良好的基础。

然后，将涂覆的玻璃基板进行热处理，使薄膜与基板紧密结合，提高膜层的稳定性和附着力。

在光刻和蚀刻过程中，使用光刻胶和光刻机对玻璃基板进行图案的制作和转移。

光刻胶是一种特殊的光敏材料，它在紫外光的作用下可以发生化学反应，形成图案。

然后，通过蚀刻技术将光刻胶未覆盖的区域进行腐蚀，形成所需的结构和孔洞。

接下来，通过金属化工艺，在玻璃基板表面形成金属线路和电极，实现电子器件的连接和功能扩展。

金属化工艺通常包括金属薄膜沉积、光刻、蚀刻和退火等步骤。

最后，将完成的晶圆级玻璃封装在适当的封装材料中，实现对晶圆的保护和封装。

晶圆级玻璃工艺的发展和应用为半导体行业带来了许多优势。

首先，晶圆级玻璃具有良好的化学稳定性和机械强度，可以有效保护晶圆免受外界环境的影响。

其次，晶圆级玻璃具有优异的光学性能，可以实现光学功能的集成，提高器件的性能和效率。

此外，晶圆级玻璃还具有良好的绝缘和密封性能，可以保证器件的可靠性和稳定性。

晶圆级封装凸块技术
晶圆级封装凸块技术是一种将芯片封装成凸块形式的封装技术。

在这种技术中，芯片被封装在一个小型的塑料凸块（也称为“衬底”）中，然后通过焊点或金线连接到外部电路板上。

晶圆级封装凸块技术有以下几个特点和优势：
1. 封装密度高：晶圆级封装凸块技术可以将多个芯片封装在一个凸块中，从而实现高密度封装，提高系统集成度和性能。

2. 热传导性好：由于凸块与芯片之间的接触面积大，热传导性能好，可以有效降低芯片的工作温度，提高芯片的可靠性和寿命。

3. 尺寸小：晶圆级封装凸块技术可以将芯片封装在非常小的凸块中，使得封装后的芯片尺寸更小，适用于高集成度和小型化的电子产品。

4. 成本低：相对于传统的封装技术，晶圆级封装凸块技术可以通过批量生产来降低成本，从而提高产品的竞争力和市场份额。

晶圆级封装凸块技术在集成电路封装领域具有广泛的应用前景，可以用于各种电子产品，如智能手机、平板电脑、移动设备等。

电子封装技术发展现状及趋势摘要电子封装技术是系统封装技术的重要容，是系统封装技术的重要技术基础。

它要求在最小影响电子芯片电气性能的同时对这些芯片提供保护、供电、冷却、并提供外部世界的电气与机械联系等。

本文将从发展现状和未来发展趋势两个方面对当前电子封装技术加以阐述，使大家对封装技术的重要性及其意义有大致的了解。

引言集成电路芯片一旦设计出来就包含了设计者所设计的一切功能，而不合适的封装会使其性能下降，除此之外，经过良好封装的集成电路芯片有许多好处，比如可对集成电路芯片加以保护、容易进行性能测试、容易传输、容易检修等。

因此对各类集成电路芯片来说封装是必不可少的。

现今集成电路晶圆的特征线宽进入微纳电子时代，芯片特征尺寸不断缩小，必然会促使集成电路的功能向着更高更强的方向发展，这就使得电子封装的设计和制造技术不断向前发展。

近年来，封装技术已成为半导体行业关注的焦点之一，各种封装方法层出不穷，实现了更高层次的封装集成。

本文正是要从封装角度来介绍当前电子技术发展现状及趋势。

正文近年来，我国的封装产业在不断地发展。

一方面，境外半导体制造商以及封装代工业纷纷将其封装产能转移至中国，拉动了封装产业规模的迅速扩大；另一方面，国芯片制造规模的不断扩大，也极推动封装产业的高速成长。

但虽然如此，IC的产业规模与市场规模之比始终未超过20%，依旧是主要依靠进口来满足国需求。

因此，只有掌握先进的技术，不断扩大产业规模，将国IC产业国际化、品牌化，才能使我国的IC产业逐渐走到世界前列。

新型封装材料与技术推动封装发展，其重点直接放在削减生产供应链的成本方面，创新性封装设计和制作技术的研发倍受关注，WLP 设计与TSV技术以及多芯片和芯片堆叠领域的新技术、关键技术产业化开发呈井喷式增长态势，推动高密度封测产业以前所未有的速度向着更长远的目标发展。

大体上说，电子封装表现出以下几种发展趋势：（1）电子封装将由有封装向少封装和无封装方向发展；（2）芯片直接贴装（DAC）技术，特别是其中的倒装焊（FCB）技术将成为电子封装的主流形式；（3）三维（3D）封装技术将成为实现电子整机系统功能的有效途径；（4）无源元件将逐步走向集成化；（5）系统级封装（SOP或SIP）将成为新世纪重点发展的微电子封装技术。

晶圆级键合技术的发展历史
晶圆级键合技术是将芯片和封装零部件连接起来的一种关键技术。

早期的芯片组装是通过点焊和线焊的方式实现的，这种方法无法满足
高集成度、高性能芯片对连接精度、可靠性和封装密度的要求。

1970
年代末期，晶圆级键合技术开始应用于芯片组装领域，以其高速、高
精度和高可靠性，很快取代了传统的点线焊接方法，并迅速普及。

晶圆级键合技术发展历程中有几个重要的里程碑。

1980年代，美国Texas Instruments公司和Wacker-Chemitronic公司开发出了自动
化晶圆级键合技术和块体微处理器分离技术，使晶圆级键合技术得以
广泛应用。

此后，又出现了新一代卓越的晶圆级键合系统，如Kulicke and Soffa公司的金属间化合物键合系统（MCP）、银金键合系统、压
力焊接系统等。

1990年代，晶圆级键合技术得到了广泛应用，尤其是在微电子、计算机和通信等领域。

现在，晶圆级键合技术已经成为了半导体技术
中不可或缺的一部分。

随着芯片尺寸的不断缩小和集成度的不断提高，晶圆级键合技术也在不断发展和创新，新的键合材料和工艺的出现，
使其在电子、光电、生物等领域获得广泛应用。

st工艺技术ST工艺技术（ST Technology）是一种集成电路制造中的一种封装技术，也被称为“直接涂覆”或“晶圆级封装”技术。

该技术将芯片直接封装在硅基板上，以减少封装过程中的材料浪费、能源消耗和空间占用，提高芯片的可靠性和功率密度。

ST工艺技术的主要原理是将芯片直接封装在硅基板上，并通过金属导线和焊盘与封装底板连接。

这种封装方式具有以下优点：首先，ST工艺技术可以减少封装过程中的材料浪费。

传统的封装技术需要使用大量的封装材料，例如塑料封装和金属外壳。

而ST工艺技术可以直接在硅基板上封装芯片，只需使用少量的封装材料，因此能够减少材料浪费。

其次，ST工艺技术可以降低能源消耗。

传统的封装技术需要进行多道工序，包括粘合、封装、焊接等。

而ST工艺技术可以一次性完成封装过程，减少能源消耗，提高生产效率。

此外，ST工艺技术还可以节省空间。

由于芯片直接封装在硅基板上，不需要额外的封装外壳，因此可以节省封装空间，使整个芯片封装更加紧凑。

这对于高性能电子设备来说，尤为重要，因为它可以提高设备的功率密度，使设备更小、更轻便。

最后，ST工艺技术还可以提高芯片的可靠性。

由于芯片直接与封装底板相连接，可以实现更好的导热性和电性能。

这样可以提高芯片的散热能力，降低工作温度，延长芯片的使用寿命。

总的来说，ST工艺技术是一种先进的封装技术，通过将芯片直接封装在硅基板上，减少材料浪费、能源消耗和空间占用，提高芯片的可靠性和功率密度。

它为集成电路制造提供了一个更加高效和可持续的解决方案。

随着新一代电子设备的不断发展，ST工艺技术将得到更广泛的应用，并为电子行业的发展带来更多的创新和突破。

摘要：晶圆级WLP微球植球机是高端IC封装的核心设备之一，晶圆上凸点（Bump）的制作是关键技术。

阐述了WLP封装工艺流程，对三种晶圆级封装凸点制作技术进行了对比。

分析了WLP微球植球机工作流程，并对其关键技术进行了研究，包括X-Y-Z-θ植球平台、金属模板印刷和植球。

最后在自主研制的半自动晶圆级微球植球机WMB-1100上进行了印刷和植球实验，通过对设备工艺参数的调整，取得了良好的印刷和植球效果。

0 引言晶圆级封装（Wafer Lever Package，WLP）是以BGA技术为基础，将百微米级的焊锡球放置到刻好电路的晶圆上，是一种经过改进和提高的CSP。

WLP封装具有较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，目前多应用于轻薄短小的消费性IC的封装应用。

微球植球机是晶圆级封装工艺中的必备核心设备之一。

在WLP工艺中，晶圆上凸点（Bump）的制作是关键的基础技术，国内中电科技24所、华中科技大学、清华大学等单位研究了WLP封装中电镀凸点方式；哈尔滨工业大学、上海交通大学研究了激光植球技术，主要应用于BGA 器件修复；合肥工业大学对BGA基板植球进行了研究。

本文针对晶圆凸点制作的金属模板印刷和植球方式，研究WLP封装工艺和WLP植球机关键技术，并在自主研制的半自动晶圆级微球植球机进行植球实验，晶圆尺寸12inch，焊锡球直径250um。

晶圆级植球技术和设备的开发研制为高端芯片封装装备国产化提供从技术理论到实践应用的参考。

1 WLP封装工艺晶圆级封装，是属于芯片尺寸封装（CSP）的一种。

所谓芯片尺寸封装是当芯片（Die）封装完毕后，其所占的面积小于芯片面积的120%。

晶圆级封装与传统封装工艺不同，传统封装将芯片上压点和基座上标准压点连接的集成电路封装都是在由晶圆上分离出来的芯片上进行的，这种工艺造成了前端晶圆制造工艺与用于生产最终集成电路的后端装配和封装的自然分离。

晶圆级封装是在在完成封装和测试后，才将晶圆按照每一个芯片的大小来进行切割，统一前端和后端工艺以减少工艺步骤，封装后的体积与IC裸芯片尺寸几乎相同，能大幅降低封装后的IC尺寸，是真正意义上的芯片尺寸封装。

晶圆封装bumping工艺
现今，由于科技的不断发展，人类在研发更新型、更小型、更节能的电子设备和电子元件方面取得了很大的进展。

随着这些设备和元件越来越小，封装技术也在不断发展，以使设备和元件能够在受限的空间内运行。

晶圆封装bumping工艺是现代封装技术中最新的一种，它提供了一种更紧凑的封装方法，以满足小型的空间要求。

晶圆封装bumping工艺是将晶圆封装到电子设备中的一种技术。

这项技术是将微小的倒角针头放置在陶瓷或金属材料上，然后将晶圆置于其上，以使连接紧密而牢固。

为了提供最大的连接强度，晶圆上的压痕通常由使用热力压痕或激光刻压痕的方法产生。

此外，在准备接口前，还需要用钝的钢丝把晶圆的表面清洁干净。

这种封装技术的优点在于它提供了一种更紧凑的封装方式，而不会损害晶圆的性能和连接效果。

在晶圆上的压痕越小，压痕和晶圆之间的空隙就越小，接口形成的密封性就越好，从而有效防止电子线路板元件之间的氧化和短路。

另外，由于它可以有效地保护晶圆元件，使晶圆封装bumping工艺成为抗震性能良好的首选。

此外，晶圆封装bumping工艺还可以大大降低电路板的安装成本，因为它可以减少接口的数量，缩短安装时间。

另外，晶圆封装bumping 工艺具有较高的可靠性，因为它可以有效阻止外部环境对焊盘的磨损和腐蚀。

总之，晶圆封装bumping工艺是目前封装技术中最新的一种，它提供了一种更紧凑的封装方法，可以确保晶圆元件在受限的空间范围
内正常运行，同时也可以降低电路板上元件的安装成本，并可提高可靠性。

未来，晶圆封装bumping工艺将受到越来越多的应用，成为电子设备的可靠的封装技术。

摘要：高性能计算、人工智能和 5G 移动通信等高性能需求的出现驱使封装技术向更高密度集成、更高速、低延时和更低能耗方向发展。

简要地介绍了半导体封测企业、晶圆代工厂和 IDM 在高性能封装领域的发展现状，分析了国内企业在此领域的布局和发展状况，并结合国家政策和国际环境变化，展望了未来国内封测企业在该领域的发展方向。

0 引言1965 年 4 月，Intel 创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）在《电子学》杂志上刊载《让集成电路填满更多的组件》，文章中预言：当价格不变时，半导体芯片上集成的元器件数目（如晶体管和电阻数量）约每隔 18～24 个月增加 1 倍，性能提升 1 倍。

这个著名的摩尔定律，在过去的几十年间一直推动着半导体技术的发展。

为满足该定律的要求，晶圆代工厂不断地缩小晶体管栅极特征尺寸。

直到20世纪90 年代，该理论开始遇到经济学和物理学上的双重阻碍。

相比于技术节点 90 nm，3 nm 的投资成本增加了 35～40 倍，仅英特尔（Intel）、三星（Samsung）和台积电（TSMC）3 家企业有能力跟随，可以继续在该赛道上竞争。

与此同时，科技浪潮向高性能计算、人工智能、深度学习和 5G 通信等领域快速地发展，其愈加依赖超高性能的高速芯片。

除芯片自身往更高技术节点推进外，高性能封装技术也成为主要的解决方案之一。

高性能封装作为一种前沿的封装技术，其主要特点为I/O的高密度（≥16/mm 2 ）和细间距（≤130 μm）其典型的代表为高速专用集成电路（application specific integrated circuit ，ASIC ）处理芯片和大约4000 个端口的高带宽存储器（high bandwidth memory，HBM）的超高密度连接，该异构芯片集成封装技术将整体性能推向极致。

据 Yole development预测，从 2019～2025年，高性能封装的市场营收将由8 亿美元增至 43 亿美元，年平均复合增长率约为31%。

晶圆级封装 cis
晶圆级封装 CIS
本文介绍了晶圆级封装 CIS（Chip Scale Package）的优点和关键技术，晶圆级封装技术是一种紧凑、先进和低成本的封装技术，有望实现更快的计算性能和更高的集成密度。

晶圆级封装技术是一种新型的微型封装技术，其特点是封装片尺寸仅有封装片厚度的2～3倍。

它具有体积小，性能高，散热性能好，集成度高，灵活性高等优点，可以在现有集成电路封装技术中实现芯片的更紧凑、更先进、更低成本的封装。

晶圆级封装技术可以将单片机和系统芯片等芯片尺寸缩小至比传统封装尺寸更小的尺寸，从而使芯片的功率和效能比传统封装技术更高。

此外，由于封装片厚度较小，因此可以减少封装过程中的介质层厚度，从而提高封装过程中的连接密度，有效地提高芯片的内部数据传输速率以及芯片的功能实现速度。

晶圆级封装技术的关键技术主要包括以下几个方面：1）封装片的制作：需要用厚度可控的材料做成多层的封装片，然后将晶圆和其他附属物安装在其上；2）焊接技术：主要分为气焊技术、浸焊技术和贴片技术；3）检测技术：采用光学检测和扫描电阻检测等检测技术，以确保封装的合格程度；4）表面处理技术：采用热熔塑包覆等方法，以保证封装片表面的牢固性和外观质量。

晶圆级封装技术在高速、低功耗和高集成度的应用中有着重要的意义和作用，可以使技术节点尺寸更小、技术性能更高，从而更好地
满足客户的需求，实现数据传输的更快速度和芯片的更高工作性能。