什么是晶圆级晶片尺寸封装
晶圆级芯片封装技术
重布线技术的作用
• 再分布技术就是在器件表面重新布置I/O 焊盘。 传统芯片的焊盘设计通常为四周分布，以便进行 引线键合，焊盘分布很难满足凸点制备的工艺要 求，因此为了满足倒装工艺，需要进行焊盘再分 布。芯片焊盘设计为阵列分布，如果分布不合理 或者使用的凸点制备工艺不同仍然不能满足倒装 焊工艺时，可以通过焊盘再分布技术实现倒装。
• 在所有的薄膜应用中最好采用聚合物，是由于 其非常低的介电常数和最小的损耗角正切值。
• 与干蚀刻材料相比，采用光敏聚合物， 要求更少的工艺处理步骤（可进行光刻） ，因此节省成本。
焊料凸点制作工艺
• 焊点制作可采用蒸发法、化学镀法、电镀 法、置球法和和焊膏模板印制法等。目前 仍以电镀法用得较多,该法2019年约占所有 焊料凸点制作法的70%（含金焊点制作）, 其次是蒸发法（高铅）,约占22.5%, 再者为 焊膏模板印制法, 约占5.5%。但因焊膏模板 印制法制作焊料凸点比较简便, 自动化程度 较高, 成本也较低, 故该法将会被较多地采 用。
• WL-CSP是在圆片前道工序完成后, 直接对圆片
利用半导体工艺进行后道工序, 再切割分离成单个 器件。因此, 采用WL-CSP能使产品直接从制造商 转入用户手中作全面测试。该项技术不但适应于 现有的标准表面贴装技术(SMT)设备, 而且也解决 了优质芯片问题。
• 圆片级器件和SMT进行大批量封装WL-CSP的封 装效率可达90%以上.
晶圆级芯片封装技术（WL-CSP)
游凯
• 一、晶圆级芯片封装的定义 • 二、晶圆级芯片封装工艺 • 三、晶圆级芯片封装的可靠性
晶圆级芯片封装的定义
• 根据定义，晶圆级芯片封装就是芯片 尺寸的封装，其尺寸与芯片原尺寸相 同。基本概念是，在制造后，通常在 测试之前，马上取出晶片，再增加一 些步骤(金属和电介质层)产生一种结构， 就可将产品组装到电路板上。
晶圆尺寸的定义与应用
晶圆尺寸的定义与应用晶圆尺寸的定义与应用概念介绍：晶圆尺寸是在半导体制造过程中非常重要的一个参数。
它指的是用于制造芯片的硅片或其他衬底的直径。
晶圆尺寸的定义与应用对于理解半导体制造过程、芯片封装以及整个电子行业的发展都至关重要。
本文将深入探讨晶圆尺寸的定义、不同尺寸的应用领域以及晶圆尺寸对半导体行业的影响。
1. 晶圆尺寸的定义晶圆尺寸指的是硅片或其他衬底的直径，通常以英寸（inch）为单位。
常见的晶圆尺寸有4英寸、6英寸、8英寸和12英寸，其中以12英寸最为常见。
不同尺寸的晶圆在半导体制造中具有不同的应用和优势。
2. 不同尺寸的晶圆应用领域- 4英寸晶圆：4英寸晶圆是较早期使用的尺寸。
它主要应用于一些较老的半导体工艺，例如某些RF（射频）应用、一些具有特定尺寸限制的芯片和一些低成本应用领域。
- 6英寸晶圆：6英寸晶圆是较为常见的尺寸，在过去的一些年份被广泛应用。
它适合于制造一些较小的集成电路和较低功耗的应用。
- 8英寸晶圆：8英寸晶圆是过去十多年来主流的尺寸。
它在很多领域都有广泛的应用，包括计算机芯片、通信芯片、嵌入式系统等。
8英寸晶圆的制造成本相对较低，适合中小规模生产。
- 12英寸晶圆：12英寸晶圆（也称为300mm晶圆）是目前主流的尺寸。
它被广泛应用于高性能计算、云计算、人工智能、物联网等领域。
随着芯片功能的增加和制程工艺的进步，12英寸晶圆能够提供更高的芯片产量和更好的性能。
3. 晶圆尺寸对半导体行业的影响晶圆尺寸对半导体行业有着深远的影响。
以下是其中几个方面的影响：- 成本效益：较大尺寸的晶圆在单个晶圆上可以容纳更多的芯片，从而提高了生产效率和降低了制造成本。
- 投资规模：随着晶圆尺寸的增大，制造厂商需要更大规模的设备和投资，这对于新厂商来说是一个挑战，同时也加大了行业中的竞争。
- 技术进步：随着晶圆尺寸的增加，制程工艺也需要不断提高和创新，以适应更高的要求和更复杂的芯片设计。
- 产能和供应：较大尺寸的晶圆可以提供更高的产能，有助于满足市场对芯片的需求。
晶圆级芯片规模封装——微型表面贴装元器件
晶圆级芯片规模封装——微型表面贴装元器件1 引言芯片规模封装（CSP）已改变了集成电路的设计和制造技术，较早的CSP类型与传统封装形式相同，也就是说，将晶圆片上芯片分离后，应用后端工艺进行封装，此传统工艺方法虽然使用后端设施运作良好，但是不能转变为最节省成本的封装方案。
近来已出现较新的趋势，就是驱使封装向芯片尺寸方向的微缩，封装在切片之前直接在晶圆片上进行。
微型表面贴装元器件（microSMD）是晶圆级芯片规模/尺寸封装（CSP），通常把CSP确定为封装的外部尺寸小于或等于内部芯片尺寸的120%以内，微型SMD主要优点在于，该封装是采用晶圆形式装配的，适合于标准表面贴装的加工工艺，最适合于下一代更快、更小，更轻和更节省成本的产品，主要优点为：（1）采用倒装片凸点形成技术--比引线键合的互连技术更快；（2）无需下填充物材料--客户组装循环时间与成本更低；（3）每个I/O最小的脚印--显著的印刷电路板（PCB）成本节省；（4）能够实现的标准表面贴装技术--无需新设备，用户成本更低；（5）节省成本的晶圆级制造技术--卖方循环时间与成本更低；（6）0.5mm节距下互连设计--适合于别的CSP标准，虽然较严格的节距是可行的，但是这样的设计会转变为更昂贵的细节距板技术，并形成对专用细节距组装和检查设备的需求。
2 封装结构微型SMD 8 I/O封装如图1所示，此结构形式提供了商业方面用于8 I/O封装的最小脚印，形成了优于等体积8-线MSOP（微小型封装，目前最小的传统表面贴装8I/O封装）6倍的不动产成本节省费用。
MSOP与微型SMD封装的比较（见图2）与其他封装的I/O密度比较（见图3）。
在质量方面，微型SMD为4mg，大约是8I/O MSOP（27mg）质量的1/7，8 I/O 微型SMD为1.45mm×1.45mm，厚度近似于0.9mm，硅片背部采用防护密封剂保护层，此涂层起着双重作用，即：在划片阶段防止硅碎片及较清晰的激光打印特征。
什么是晶圆级芯片封装WLCSP
什么是晶圆级芯片封装WLCSP
随着移动电子产品趋向轻巧、多功能、低功耗发展，为了在更小的封装面积下容纳更多的引脚数，因而发展出晶圆级芯片封装WLCSP。
它具备更多的功能集成、在体积、成本和性能方面更具优势，可以应用在移动电话、蓝牙
产品、医疗设备、射频收发器、电源管理单元、音频放大器和GPS模块使用。
什幺是晶圆级芯片封装WLCSP呢？
大家可能比较熟悉BGA，CSP就是小型的BGA，外形和球间距比BGA 小，球间距小于0.8毫米的BGA称为CSP，或者封装面积和里面芯片的面积之比小于1.2。
至于WLCSP，就是晶圆级CSP，即是大型的倒装晶片，中间没有载体，
焊球直接植于硅基材上，一般焊球间距为0.4至0.8毫米间。
由于晶圆级芯片封装的密间距，其敏感度远远超过BGA。
那幺，在组装晶圆级芯片封装这种具有焊球直径小、焊球间距小、外形尺。
什么是晶圆级芯片封装WLCSP
什么是晶圆级芯片封装WLCSP
随着移动电子产品趋向轻巧、多功能、低功耗发展，为了在更小的封装面积下容纳更多的引脚数，因而发展出晶圆级芯片封装WLCSP。
它具备更多的功能集成、在体积、成本和性能方面更具优势，可以应用在移动电话、蓝牙产品、医疗设备、射频收发器、电源管理单元、音频放大器和GPS模块使用。
什么是晶圆级芯片封装WLCSP呢？
大家可能比较熟悉BGA，CSP就是小型的BGA，外形和球间距比BGA小，球间距小于0.8毫米的BGA称为CSP，或者封装面积和里面芯片的面积之比小于1.2。
至于WLCSP，就是晶圆级CSP，即是大型的倒装晶片，中间没有载体，焊球直接植于硅基材上，一般焊球间距为0.4至0.8毫米间。
由于晶圆级芯片封装的密间距，其敏感度远远超过BGA。
那么，在组装晶圆级芯片封装这种具有焊球直径小、焊球间距小、外形尺寸小的元器件特征时，厂家要注意什么呢？环球仪器提出了什么解决方案呢？
晶圆级芯片封装的装配流程
目前有两种工艺，一种是锡膏装配，但为了避免“桥连”或“少锡”缺陷，环球仪器建议采用助焊剂浸蘸的方法进行组装。
工艺流程：
拾取晶圆级芯片封装
浸蘸助焊剂
贴装晶圆级芯片封装
回流焊接
底部填充(如有需要)
在这里先集中讨论浸蘸助焊剂流程，环球仪器建议采用助焊剂薄膜浸蘸方式，即在元器件贴装前浸蘸一定厚度的助焊剂薄膜，使每个焊球上附着一定量的助焊剂。
采用助焊剂薄膜浸蘸的两大优点：。
晶圆级封装（Fan
晶圆级封装（Fan便携式及手持电子设备的小型化，激发了传统BGA和CSP封装往更小尺寸的发展趋势。
芯片级封装（Chip Scale Package，CSP），是芯片面积与封装面积之比接近1:1的一种封装形式，而晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP)，可以认为是一种经过改进和提高的CSP，广泛应用于智能手机、可穿戴设备等领域的集成电路，如功率放大器、电源模块、射频滤波器、存储器及逻辑电路等。
晶圆级封装，以晶圆片为加工对象，在晶圆片上同时对多个芯片进行全部的封装及测试，最后再切割成单个器件，使用时直接贴装到基板或印刷电路板上。
由于晶圆级封装的封装尺寸与基板或印制电路板上安装面积相同，所以WLP通常被认为是集成电路封装的最终形式，10mm2的芯片，如采用典型的QFP扁平封装占据约900mm2的安装面积，载带自动焊封装（Tape Automated Bonding，TAB是将芯片组装在金属化柔性高分子聚合物载带上的封装技术）、板上芯片封装（Chip On Board，COB是将晶圆直接安装到印制电路板，然后用键合丝实现互联，再用有机材料涂覆到晶圆上完成后期封装）分别占据550mm2、300mm2，而WLP只需约100mm2的安装面积，这就表明WLP可以使整机模块尺寸更小、重量更轻、集成度更高，同时成本也更低。
WLP主要用于具有以下功能的集成电路：o低引脚数（≤200）o焊球间距范围为0.50mm、0.40mm、0.35mm和0.30mmo小尺寸芯片（≤5mm*5mm）o低成本、低端o大批量使用晶圆级封装后的体积与集成电路的裸芯片基本一致，并且整合了芯片的前端和后端工艺，封装成本也随着晶圆尺寸（圆片级封装的成本与每个圆片上的芯片数量密切相关，晶圆尺寸的增加，每个晶圆就可以生产更多的IC，芯片数越多，晶圆级封装的成本也就越低）的增加或IC封装尺寸的降低而减少晶圆级封装以晶圆形式的批量生产工艺进行制造，加工效率高，与其它封装类型相比，尺寸也较小，很好的满足便携式电子设备尺寸不断减小的需求；在传输性能上，有效增加了数据传输的频宽并减少了信号损耗，提升了数据传输的速度和稳定性；在散热性能上，由于WLP没有像传统封装的塑封料或陶瓷包封，所以散热能力效果更优；另外，晶圆级封装的芯片设计和封装设计可以统一考虑、同时进行，这将大大提高设计效率，从芯片制造、封装再到产品发往用户的整个过程中，周期也会大幅缩减晶圆级封装（Fan-in WLP）工艺技术从封装技术特点上看，晶圆级封装主要分为Fan-in和Fan-out两种形式。
芯片常用封装
芯片常用封装芯片常用封装是指对芯片进行包装和封装的一种技术，它可以保护芯片，提高芯片的可靠性和稳定性，并方便芯片的使用和安装。
芯片常用封装形式主要有晶圆级封装和后封装两种。
1. 晶圆级封装晶圆级封装是指将芯片直接封装在晶圆上。
这种封装方式具有高度集成、高密度、高性价比等优点。
晶圆级封装主要有以下几种形式。
(1) 裸芯封装：将芯片直接封装在晶圆上，没有任何其他材料进行封装。
这种封装方式适用于一些对成本要求较高、不需要对芯片进行保护的应用场景。
(2) 热压封装：将芯片通过热压工艺与晶圆封装。
这种封装方式可以提高芯片的可靠性和热导性能。
(3) 胶粘封装：将芯片封装在晶圆上，并使用胶粘剂进行固定。
这种封装方式可以提高芯片的抗震性和抗振动性能。
(4) 焊接封装：将芯片封装在晶圆上，并通过焊接工艺进行连接。
这种封装方式可以提高芯片的可靠性和连接性能。
2. 后封装后封装是指将已经完成芯片制造的芯片进行封装。
这种封装方式可以根据不同的应用需求选择不同的封装形式。
(1) DIP封装：DIP封装是一种早期的常用封装形式，它可以直接插入到电路板上。
DIP封装具有安装方便、维修性好等优点，但是不适用于集成度高的芯片。
(2) BGA封装：BGA封装是一种较新的封装技术，它将芯片通过球形焊盘进行连接。
BGA封装具有高集成度、高密度、高可靠性等优点，适用于高性能芯片的封装。
(3) QFP封装：QFP封装是一种表面贴装封装技术，它将芯片通过引脚焊接到电路板上。
QFP封装具有体积小、重量轻、适用于高速信号传输等优点，适用于一些对体积要求较小的应用场景。
(4) CSP封装：CSP封装是一种超小型封装技术，它将芯片直接封装在引脚上。
CSP封装具有体积小、能耗低、适用于高光性能等优点，适用于一些对体积和能耗要求较高的应用场景。
综上所述，芯片常用封装形式有晶圆级封装和后封装两种，各有不同的优点和适用场景。
在选择封装形式时，需要根据芯片的性能要求、应用场景和成本等因素进行综合考虑选择。
芯片最小尺寸封装
芯片的最小尺寸封装可以因芯片类型、技术水平和制造工艺而有所不同。
下面列举几种常见的芯片封装类型及其最小尺寸：
1.裸片（Die）：裸片是指将芯片从晶圆上切割下来，没有任何封装。
裸片的尺寸通常
以芯片的边长或直径来表示，可以非常小，达到数百微米甚至更小的尺寸。
2.芯片级封装（Chip Scale Package，CSP）：CSP是一种紧凑型封装形式，尺寸接近芯
片尺寸，通常只比芯片大出几个焊盘的宽度。
CSP的最小尺寸可以小到几百微米，甚至更小。
3.超薄封装：超薄封装是指封装高度非常薄的封装形式，常用于移动设备等需要紧凑
结构的应用。
超薄封装的最小尺寸可以小于1毫米。
4.面积阵列封装（Wafer-Level Package，WLP）：WLP是一种在晶圆级别进行封装的技
术，封装区域与芯片面积相当，常用于集成电路的封装。
WLP的最小尺寸可以小到几百微米。
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什么是晶圆级晶片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging)
1. 晶圆级晶片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging)是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后经切割并将IC直接用机台以pick up & flip方式将其放置于Carrier tape中，并以Cover tape保护好后，提供后段SMT (Surface Mounting technology)直接以机台将该IC自Carrier tape取料后，置放于PCB上。
WLCSP选用较大的锡铅球来形成接点藉以进行电性导通，其目的是增加元件与基板底材之间的距离，进而降低并承受来自于基板与元件间因热膨胀差异产生的应力，增加元件的可靠性。
利用重分布层技术则可以让锡球的间距作有效率的安排，设计成矩阵式排列(grid array)。
采用晶圆制造的制程及电镀技术取代现有打金线及机械灌胶封模的制程,不需导线架或基板。
晶圆级封装只有晶粒般尺寸,且有较好的电性效能,因系以每批或每片晶片来生产, 故能享有较低之生产成本。
2.特点：
WLCSP 少掉基材、铜箔等，使其以晶圆形态进行研磨、切割后完成的IC 厚度和一般QFP 、BGA……等等比较起来为最薄、最小、最轻，较符合未来产品轻、薄之需求；且因其不需再进行封装，即可进行后段SMT 制程，故其成本价格可以较一般传统封装为低。
● 封装技术比较：
3.产品应用面：
3.1 Power supply (PMIC/PMU, DC/DC converters, MOSFET' s,...)
3.2 Optoelectronic device
3.3 Connectivity (Bluetooth, WLAN)
3.4 Other features (FM, GPS, Camera)
4.生产流程简介
Wafer backside metallization。