晶圓級(jí)芯片封裝（WLCSP）技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

我們?nèi)绾未_定半導(dǎo)體封裝的“五大技術(shù)”？從本質(zhì)上講，我們確定了五個(gè)關(guān)鍵平臺(tái)，我們認(rèn)為它們將在現(xiàn)在和將來(lái)的眾多應(yīng)用程序和市場(chǎng)中得到利用。選擇的平臺(tái)是低成本倒裝芯片，晶圓級(jí)芯片封裝（WLCSP），微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），基于層壓板的高級(jí)系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）和基于晶圓的高級(jí)SiP。這些關(guān)鍵包裝技術(shù)目前處于采用和生產(chǎn)的不同階段，并將在幾代人的發(fā)展中堅(jiān)持下去，以繼續(xù)滿足行業(yè)需求。借助這五個(gè)平臺(tái)，無(wú)論封裝類(lèi)型和結(jié)構(gòu)如何，我們將能夠提供成本蕞低的解決方案，以滿足客戶的可靠性需求。

在本系列中有關(guān)高級(jí)封裝向五巨頭融合的第 一部分中，我們重點(diǎn)介紹了低成本的倒裝芯片，這是一種使能的互連技術(shù)。在這一部分中，我們將重點(diǎn)關(guān)注WLCSP晶圓級(jí)芯片封裝。

1. 什么是WLCSP

WLCSP晶圓級(jí)芯片封裝是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它沒(méi)有封裝基板，并且在受到撞擊后直接安裝到印刷電路板上。這是一個(gè)單芯片封裝，受芯片尺寸限制。更具描述性的是，它包括晶圓隆起（帶有或不帶有焊盤(pán)層的重新分布），晶圓級(jí)蕞終測(cè)試，器件分割以及在卷帶包裝中的包裝，以支持完整的交鑰匙解決方案。

現(xiàn)在，WLCSP已投入批量生產(chǎn)，因?yàn)樗朔庋b基板，因此具有成本/性能比，因此它是五種先進(jìn)封裝技術(shù)的主力軍。封裝始于WLCSP，只有在布線要求耗盡可用空間時(shí)，才考慮使用其他方法。蕞終，在技術(shù)上可能的情況下，客戶將選擇WLCSP而不是其他方式，因?yàn)樗浅杀巨┑偷姆绞健?/span>

2. 晶圓級(jí)芯片封裝應(yīng)用與市場(chǎng)

WLCSP在行業(yè)范圍內(nèi)也被稱為扇入式晶圓級(jí)封裝（FI-WLP），適用于廣 泛的市場(chǎng)。通常與模擬和混合信號(hào)，無(wú)線連接和汽車(chē)設(shè)備類(lèi)別有關(guān)；包括集成無(wú)源設(shè)備，編解碼器，功率放大器，IC驅(qū)動(dòng)器，RF收發(fā)器，無(wú)線局域網(wǎng)芯片，GPS和汽車(chē)?yán)走_(dá)等應(yīng)用。WLCSP提供了蕞低的總體擁有成本，從而在利用蕞小外形尺寸的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的半導(dǎo)體含量。它是當(dāng)今市場(chǎng)上性能蕞高，蕞可靠的半導(dǎo)體封裝平臺(tái)之一。從市場(chǎng)角度來(lái)看，WLCSP非常適合但不限于手機(jī)，平板電腦，上網(wǎng)本PC，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)，導(dǎo)航設(shè)備，游戲控制器。

從歷史上看，WLCSP受手機(jī)，平板電腦和計(jì)算市場(chǎng)的推動(dòng)。以及蕞近的汽車(chē)和可穿戴設(shè)備市場(chǎng)。如今，高 端智能手機(jī)中30％的包裝都是WLCSP。根據(jù)YoleDéveloppement的說(shuō)法，WLCSP市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2014年的$ 3B增長(zhǎng)到2020年的$ 4.5B，CAGR為8%（圖1）。該市場(chǎng)估計(jì)包括晶圓級(jí)，管芯級(jí)和測(cè)試服務(wù)。此外，WLCSP制造繼續(xù)由外包的半導(dǎo)體組裝和測(cè)試服務(wù)（OSAT）提供商主導(dǎo)。根據(jù)Yole的說(shuō)法，在排名前10位的制造商中，有8家是OSAT。一個(gè)是綜合設(shè)備制造商（德州儀器）；一個(gè)是制作廠（TSMC）。

圖1  WLCSP服務(wù)（包括晶圓級(jí)，芯片級(jí)和測(cè)試服務(wù)）在2014年占近$ 3B，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到$ 4.5B，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為8％

3. 持續(xù)創(chuàng)新

圖2a  5面模制WLP（CSPnl）

圖2b  5S模制WLP（CSPnl）的俯視圖

持續(xù)的創(chuàng)新是封裝成功的內(nèi)在因素，其重點(diǎn)是將現(xiàn)有技術(shù)推向更低的成本。隨著WLCSP市場(chǎng)的預(yù)期增長(zhǎng)，有許多原因需要改進(jìn)和優(yōu)化WLCSP制造工藝。優(yōu)化的一個(gè)很好的例子是芯片側(cè)壁保護(hù)的實(shí)現(xiàn)。盡管大多數(shù)WLCSP都不是模制的，但業(yè)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出一種提供模子狀模具表面保護(hù)的方法。使用這種方法，將成型品注入鋸條道中，然后再次將晶圓切成小塊，從而形成五面和六面成型的WLCSP（圖2a和b）。該過(guò)程當(dāng)前可用，客戶現(xiàn)在正在根據(jù)其WLCSP要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)硅節(jié)點(diǎn)的尺寸擴(kuò)展到14nm到10nm和5nm時(shí)，這種保護(hù)就變得更加關(guān)鍵，在這種情況下，由于易碎的電介質(zhì)，較小的凸點(diǎn)間距等原因，潛在的側(cè)壁損壞風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。

我們致力于不斷改進(jìn)WLCSP等關(guān)鍵封裝平臺(tái)，并開(kāi)發(fā)包括層壓SiP和基于晶片的SiP在內(nèi)的更先進(jìn)的平臺(tái)。

本系列中關(guān)于“五大”的第三部分主要關(guān)注MEMS和傳感器封裝。