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晶圆级CSP封装技术趋势与展望

发布时间:2020-06-30 16:10:09 阅读: 来源:氧化铁红厂家

晶圆级CSP封装(WLCSP)技术不同于传统的切割、芯片粘贴、引线键合、模塑的封装流程,它在结束前端晶圆制作流程的晶圆上直接完成所有的操作。在封装过程中再将芯片从晶圆上分离,从而使WLCSP可以实现与芯片尺寸相同的最小的封装体积,这几乎是最终的封装缩微技术。

自1998年可行性的WLCSP技术宣布以来,近年市场上已经出现了各种不同类型的WLCSP。这种技术已经使用在移动电子设备中,比如用于移动电话的电源供给芯片,并且延伸到逻辑产品的应用中。

WLCSP技术分类

WLCSP主要有三种形式(图1),即树脂封装类型(withEpoxyResinEncapsulation)、无树脂封装类型(w/oEpoxyResinEncapsulation)和玻璃类型(withglassType)。

树脂封装类型自从1998年面世以来,就成为最普遍的一种形式。它的结构类似于常规FBGA(FinePitchBallGridArray)塑胶封装。由于表面环氧树脂封装了表层,它可以使用常规的回流焊工艺,贴放在印刷电路板(PCB)上。

无树脂封装类型又被称作倒装芯片类型。为了保护芯片表面和提高可靠性,芯片表面“生成”有一层薄的有机体或玻璃薄膜层。近年来,由于防潮性能提高,这种类型也已经采用在传统的回流焊工艺中。

玻璃类型是指在芯片表面有玻璃的结构,它应用于CCD和C-MOS传感器中。

WLCSP技术和工艺

在WLCSP中,传统封装中使用金线进行电路连接的方法被取而代之,而采用光刻和电镀技术在晶圆上进行电路的刻印。以下流程是对已经完成前道工艺的晶圆进行WLCSP封装的操作步骤,必要时需要重复这些步骤:

●隔离层流程(IsolationLayer)

●接触孔流程(ContactHole)

●焊盘下金属层流程(UBMLayer)

●为电镀作准备的光刻流程(PhotolithographyforPlating)

●电镀流程(Plating)

●阻挡层去除流程(ResistRomoval)

在上述电路刻印流程完成后,需要在表面再生成一层防护层,然后进行其它流程,包括终端成型(TerminalFormation)、打标(Marking)、电性能测试。在最后的工序中进行芯片分割,从而结束整个流程。最后的电性能测试可以在晶圆级进行,也可以在切割后进行。

电路刻印技术

WLCSP的电路生成使用了光刻和电镀技术。2000年树脂封装类型的WLCSP开始大量生产时,线路图形的线宽和间隙大约是50/50um。现在,精细刻印已经发展到约15/15um,而且5/5um级别的也已经在研发中。

精细的线路刻印能力直接关系到WLCSP的两个特性——引脚数量和高性能。由于WLCSP在芯片表面形成终端连接,高的引脚数量意味着窄的终端宽度。

因为芯片的终端引线焊脚多是为常规的引线键合技术设计的,WLCSP的量产通常需要将周边的键合衬垫进行再分布的流程(RedistributionProcess),即刻印流程(PatternProcess),线路生成在表面的区域阵列焊盘之间。线路和间隙的设计规则可由下列公式得出(图2):L/S=P/2/(2n+1)。

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