wlcsp封装技术的优缺点与未来

WLCSP即晶圆级芯片封装方式，英文全称是Wafer-Level Chip Scale Packaging Technology，不同于传统的芯片封装方式(先切割再封测，而封装后至少增加原芯片20%的体积)，此种最新技术是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后才切割成一个个的IC颗粒，因此封装后的体积即等同IC裸晶的原尺寸。它号称是封装技术的未来主流，已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

　　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。

　　晶圆级芯片规模封装技术，融合薄膜无源器件技术及大面积规格制造技术能力，不仅提供节省成本的解决办法，而且提供与现存表面贴装组装过程相符合的形状因素。芯片规模封装技术既提供性能改进路线图，又降低了集成无源器件的尺寸。

　　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是倒装芯片互连技术的一个变种。借助WLCSP技术，裸片的有源面被倒置，并使用焊球连接到PCB。这些焊球的尺寸通常足够大(在0.5mm间距、预回流焊时有300μm)，可省去倒装芯片互连所需的底部填充工艺。如图1所示，

　　图1：WLCSP封装。

　　封装结构

　　WLCSP可以被分成两种结构类型：直接凸块和重分布层(RDL)

　　直接凸块

　　直接凸块WLCSP包含一个可选的有机层(聚酰亚胺)，这个层用作有源裸片表面上的应力缓冲器。聚酰亚胺覆盖了除连接焊盘四周开窗区域之外的整个裸片面积。在这个开窗区域之上溅射或电镀凸块下金属层(UBM)。UBM是不同金属层的堆叠，包括扩散层、势垒层、润湿层和抗氧化层。焊球落在UBM之上(因此叫落球)，然后通过回流焊形成焊料凸块。直接凸块WLCSP的结构如图2所示。

　　图2：直接凸块WLCSP。

　　重分布层(RDL)

　　图3是一种重分布层(RDL)WLCSP。这种技术可以将为邦定线(邦定焊盘安排在四周)而设计的裸片转换成WLCSP。与直接凸块不同的是，这种WLCSP使用两层聚酰亚胺层。第一层聚酰亚胺层沉积在裸片上，并保持邦定焊盘处于开窗状态。RDL层通过溅射或电镀将外围阵列转换为区域阵列。随后的结构类似直接凸块——包括第二个聚酰亚胺层、UBM和落球。

图3：重分布层(RDL)WLCSP

　　WLCSP的优点：

　　WLCSP的封装方式，不仅明显地缩小内存模块尺寸，而符合行动装置对于机体空间的高密度需求;另一方面在效能的表现上，更提升了数据传输的速度与稳定性。无需底部填充工艺，可以使用标准的SMT组装设备。

　　1原芯片尺寸最小封装方式：

　　WLCSP晶圆级芯片封装方式的最大特点便是有效地缩减封装体积，封装外形更加轻薄。故可搭配于行动装置上而符合可携式产品轻薄短小的特性需求。