WLC封装技术
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晶圆级芯片封装WLCSP(wafer level chip-scale packaging) 是裸芯片封装,不仅在所有IC封装形式中面积最小,而且还具有出色的电气和热性能,归功于直接互连的低电阻和低热阻,并且在芯片与应用PCB之间的电感低。WLCSP是倒装互连的一个变种,与FC相同的是,CSP封装中die也是倒置。不同的是,CSP不再需要基板。可节省封装成本,且封装厚度也更加轻薄,有助于提升产品竞争力。
BOP即锡球直接长在die的Al pad上,而有的时候,如果出现引出锡球的pad靠的较近,不方便出球,则用重新布线(RDL)将solder ball引到旁边。
最早的WLCSP是Fan-In,bump全部长在die上,而die和pad的连接主要就是靠RDL的metal line,封装后的IC几乎和die面积接近。Fan-out,bump可以长到die外面,封装后IC也较die面积大(1.2倍)。
Fan-Out:先将die从晶圆上切割下来,倒置粘在载板上(Carrier)。此时载板和die粘合起来形成了一个新的wafer,叫做重组晶圆(Reconstituted Wafer)。在重组晶圆中,再曝光长RDL。
Fan-in和Fan-out 对比如下,从流程上看,Fan-out除了重组晶圆外,其他步骤与Fan-in RDL基本一致。
⒛世纪90年代中后期,日本首先开发,而后在全球迅速发展的CSP多达数十种,但基本可归纳为以下几类,即柔性基板CSP、刚性基板CSP、引线框架式CSP、焊区阵列CSP、微小模塑型CSP、微型
BGA(uBGA)、芯片叠层型CSP、QFN型CSP、BCC和圆片型CSP等。各类CSP竞相发展,特别是在通信领域呈供不应求之势。尤其是其中的圆片型CsP,因其可在通常制作集成电路芯片的Al焊区完
成后,继续完成CSP的“封装”制作,使其成本、性能及可靠性等较前几类具有潜在的优势。至今国际上大型的集成电路封装公司都纷纷投向这类CSP的研制开发,该封装称为圆片级CSP(WLCSP),又
称为圆片级封装(WLP)。
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。
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。
WLP球栅阵列设计和尺寸
Maxim的WLP封装目前通常采用0.5mm和0.4mm的球栅阵列间隔,详细的WLP尺寸图请参见Maxim封装图。