晶圓級封裝的發展歷程

2020-07-16

     

晶圓級封裝(WLP)被定義為一種技術,在這種技術中,所有的IC封裝過程步驟都是在零件分離前仍處於晶圓結構中進行的。最初的WLP設計要求所有封裝IO終端連續放置在晶片輪廓內(扇入設計),以產生真正的晶片尺寸封裝。這種架構構成了一個扇入式(fan-in)晶圓級封裝,對一個完整的晶圓進行連續處理。從系統的角度來看,使用這種架構,對WLP複雜性的限制是可以在晶片下放置多少I/O,並且仍然有板設計可以rounting。當傳統封裝(如引線鍵合或倒裝晶片鍵合)不能滿足尺寸持續減小、IC工作頻率增加和成本降低的要求時,WLP可以提供一種解決方案。

        

然而,有一些已經上市的產品並不適合使用這種標準的WLP結構進行生產。這些新封裝被稱為“扇出”WLP。它們是通過將單個裸片放入與典型晶圓具有相同形狀因數的聚合物或其他基體材料中進行加工的。這些“重組”的人造晶圓經過所有與“真實”矽片相同的加工過程,最後鋸成單獨的封裝。裸片在基體中隔開,使得每個放置的裸片周圍都有基體材料的周長。這些嵌入式設備可以有重佈線層(RDL),設計成扇出到比原始裸片更大的區域。這使得標準的WLP焊料球間距可用於面積太小而不允許這種I/O模式的裸片,而無需將裸片“增大”到更大的尺寸。隨著這項技術的實施,不再只有完整的矽片可以被加工成“WLP”,而是晶圓形式的混合矽/其他材料矩陣,現在也可以鬆散地歸類為WLP產品。

     

WLP技術包括晶圓級晶片封裝(WL CSP)、扇出晶圓級封裝、MEMS器件上的晶圓封裝和thin film capping、帶通矽Via (TSV)的晶圓封裝、帶集成無源器件(IPD)的晶圓封裝以及具有細跡和嵌入集成無源器件的晶圓封裝。有晶圓對晶圓堆積技術和裸片對晶圓結合,將支援堆疊裸片WLP的未來產品,以減少尺寸和成本。雖然這些技術中的許多仍處於開發階段,但它們代表了解決成本和功率水準降低以及未來消費品的性能和/或尺寸挑戰的解決方案。