晶圆级封装(WLP)方案(一)
3D晶圆级封装植球解决方案
3D晶圆级封装植球解决方案一．WLP晶圆植球技术简介晶圆级植球工艺是将微小尺寸的焊球（百微米级）直接放置到刻好电路的晶圆上，经过回流焊炉固化后再进行晶圆的切割和芯片的分选，分选出的芯片通过倒封装（Flip Chip）工艺贴合到基板上。
采用晶圆级植球工艺封装的芯片避免了额外的封装并提供了比如高运行频率、低寄生效应和高I/O密度等优点。
微球植球机是3D芯片晶圆级封装工艺中的必备核心设备之一。
近几年晶圆级植球技术的快速发展，其原因有两个。
一是随着CSP类封装型式IC消费量的增加，IC制造的成本压力进一步加大。
传统的化学电镀BUMPING工艺显示出造价贵、制造周期长、环境污染、工艺复杂和参数不稳定等缺点，因此业界一直在寻找替代解决方案，晶圆级植球技术的突破恰好满足了这一需求。
二是多层堆叠技术(MCM)的发展要求晶圆与晶圆间具有高精度的多引脚的100微米级的互联，只有晶圆级植球技术可以稳定地实现此愿望。
随着网络通信领域技术的迅猛发展，数字电视，信息家电和3G手机等产品将大量需要高端IC电路产品，进而对高引脚数的MCM（MCP），BGA，CSP，3D，SiP，PiP，PoP等中高端产品的需求十分旺盛。
WLP晶圆级封装芯片键合自动化系统是高端IC封装设备的关键设备之一，在越来越引起广泛重视的TSV高端IC封装中将大显身手。
注意：此类应用引脚尺寸介于100微米至300微米之间，小于100微米的引脚基本不采用此方法。
晶圆级植球工艺在国内刚刚开始应用，全球2012年销售预期将达到15条线以上并将保持年均20%以上的增长，具有良好的市场前景。
目前市场上存在的晶圆级植球装备都是国外产品，价格高昂且服务不足，掌握核心技术的国产设备将具有很强竞争力。
二．WLP晶圆植球机简介晶圆级植球动作流程如下：影响晶圆级植球效果的主要因素有：传动机构的精度；图像定位系统的精度和算法；网板的厚度、孔径等参数设定；对网板的压力控制和弹性变形的控制和补偿；植球机构和供球系统的设计。
晶圆级封装产业
晶圆级封装产业(WLP)晶圆级封装产业(WLP),晶圆级封装产业(WLP)是什么意思一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。
而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。
WLP一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。
而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。
WLP封装具有较小封装尺寸(CSP)与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用(轻薄短小)。
晶圆级封装(WLP)简介常见的WLP封装绕线方式如下：1. Redistribution (Thin film), 2. Encapsulated Glass substrate, 3. Goldstud/Copper post, 4. Flex Tape等。
此外，传统的WLP封装多采用Fan-in 型态，但是伴随IC信号输出pin 数目增加，对ball pitch的要求趋于严格，加上部分组件对于封装后尺寸以及信号输出脚位位置的调整需求，因此变化衍生出Fan-out 与Fan-in + Fan-out 等各式新型WLP封装型态，其制程概念甚至跳脱传统WLP封装，目前德商英飞凌与台商育霈均已经发展相关技术。
二、WLP的主要应用领域整体而言，WLP的主要应用范围为Analog IC(累比IC)、PA/RF(手机放大器与前端模块)与CIS(CMOS Ima ge Sensor)等各式半导体产品，其需求主要来自于可携式产品(iPod, iPhone)对轻薄短小的特性需求，而部分NOR Flash/SRAM也采用WLP封装。
Amkor WLCSP晶圆级加工和晶片加工服务说明书
WLCSP晶圆级加工和晶片加工服务 (WLP/DPS)Amkor 提供晶圆级芯片尺寸封装 (WLCSP)，在器件和最终产品的母板之间进行直接焊接互连。
WLCSP 包括晶圆凸块（有或无焊盘重分布层，即 RDL）、晶圆级最终测试、器件单切和卷带封装，为完全一站式的解决方案提供支持。
Amkor 的稳固的凸块下金属层位于晶粒有源表面的 PBO 或 PI 电介质层上方， 提供可靠的互连解决方案，能够适应严苛板级条件，并且满足全球消费者市场对可移动电子设备不断高涨的需求。
发展的驱动力� 移动设备内的小封装是将电池尺寸最大化的关键� 被快速增长的市场（即平板电脑和只能手机）广泛接受� 持续拓宽技术平台应用范围� 将高性能功能从处理器中去集成化，变为新的专用器件（如音频）� 减少电测次数� 满足MSL L1标准，降低T&R 到EMS组装的成本�突破原有芯片尺寸限制，提高EMS底部填充工艺的SMT兼容性应用WLCSP 系列适用于各种半导体器件类型，从高端 RF WLAN 组合芯片，到 FPGA、电源管理、闪存/EEPROM、集成无源网络和标准模拟应用。
WLCSP 在最大程度上降低总体拥有成本，它能够提高半导体容量，所利用的解决方案也是当今市面上外观规格最小型、性能最高，而且最可靠的半导体封装产品之一。
WLCSP 完美适用于（但不限于）移动电话、平板电脑、上网本、个人电脑、磁盘驱动器、数码相机和视频摄像机、导航设备、游戏控制器，以及其他便携式/远程产品和部分汽车终端应用。
数据表 | 晶圆级产品WLCSPCSPn3CSP nl 再钝化层凸块 (BoR) 为无需重新布线的器件提供可靠、高成本效率的真正芯片尺寸封装。
BoR 采用具备一流电气/机械特性的再钝化聚合物层。
另外，它还增加了 UBM，而焊接凸块也直接置于晶粒 I/O 焊盘上方。
CSP nl 采用行业标准的表面贴装组装和回流焊技术。
CSP nl 再钝化层凸块CSP nl 重布线层凸块选项增加电镀铜重布线层 (RDL)， 将 I/O 焊盘连接至 JEDEC/EIAJ 标准节距，消除了针对 CSP 应用重新设计传统部件的必要性。
晶圆级封装: 热机械失效模式和挑战及整改建议
晶圆级封装: 热机械失效模式和挑战及整改建议2022/4/23WLCSP(Wafer Level Chip Scale Packaging，晶圆级封装)的设计意图是降低芯片制造成本，实现引脚数量少且性能出色的芯片。
晶圆级封装方案是直接将裸片直接焊接在主板上。
本文旨在于介绍这种新封装技术的特异性，探讨最常见的热机械失效问题，并提出相应的控制方案和改进方法。
晶圆级封装技术虽然有优势，但是存在特殊的热机械失效问题。
很多实验研究发现，钝化层或底层破裂、湿气渗透和/或裸片边缘离层是晶圆级封装常见的热机械失效模式。
此外，裸片边缘是一个特别敏感的区域，我们必须给予更多的关注。
事实上，扇入型封装裸片是暴露于空气中的（裸片周围没有模压复合物覆盖），容易被化学物质污染或发生破裂现象。
所涉及的原因很多，例如晶圆切割工序未经优化，密封环结构缺陷(密封环是指裸片四周的金属花纹，起到机械和化学防护作用)。
此外，由于焊球非常靠近钝化层，焊球工序与线路后端栈可能会相互影响。
本文采用FEM(Finite Element Method，有限元法)方法分析应力，重点放在扇入型封装上。
我们给出了典型的应力区域。
为降低机械失效的风险，我们还简要介绍了晶圆级封装的特异性。
在描述完机械失效后，我们还对裸片和钝化边缘进行了全面的分析。
分析结果显示，钝化边缘产生最大应力，这对沉积策略(直接或锥体沉积方法)和边缘位置提出了要求。
此外，研究结果还显示，必须降低残余应力，并提高BEoL(线路后端)的钝化层厚度。
1. 前言和背景晶圆级封装的设计意图是降低芯片制造成本，实现引脚数量少且性能出色的芯片。
晶圆级封装方案是直接将裸片直接焊接在主板上。
双层电介质、RDL(ReDistribution Layer, 重新布线层)、UBM (可焊接薄层，用于焊球底部金属化)和焊球都位于标准BEoL栈之上。
因此，这些层级扩展了传统晶片制程(多层沉积薄膜配合光刻工艺)范围。
晶圆级封装ppt课件
WLP 在3D 叠层封装中的应用
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精选ppt
TSV一般采用Cu 填充。由 于Cu 和Si 的热膨胀系数不 同，TSV 在热循环过程中 存在着热机械可靠性问题。
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精选ppt
扩散式WLP 的典型应用是嵌入式晶 圆级球栅阵列(embedded wafer level ball grid array，eWLB)。
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精选ppt
扇出WLP封装的优点 20
精选ppt
3D 叠层封装在缩短互联长度、 减小形状因数、提高电性能等方 面有着很大的优势。WLP 应用 于3D封装采用倒装凸点和RDL 技术，可以实现圆片级互联，提 高互联密度。
2
精选ppt
封装加工效率高，它以圆片形式的批量生产工艺进行制造；
具有倒装芯片封装的优点，即轻、薄、短、小；
圆片级封装生产设施费用低，可充分利用圆片的制造设备，无须投资 另建封装生产线；
圆片级封装的芯片设计和封装设计可以统一考虑、同时进行，这将提 高设计效率，减少设计费用；
圆片级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，中间环 节大大减少，周期缩短很多，这必将导致成本的降低；
早期的WLP 选用BCB（Benzocyclobutene,苯并环 丁烯）作为重布线的聚合物薄膜，但受制于低机械性 能（低断裂伸长率和拉伸强度） 和高工艺成本（需 要打底粘合层adhesion promoter）， 促使材料商 开发PI 和PBO（Polybenzoxazole，聚苯并噁唑）。
芯片封装在晶圆级的应用
芯片封装在晶圆级的应用芯片封装是现代电子领域中不可或缺的步骤，它将半导体芯片与外部世界连接起来，并提供保护和支持。
在芯片制造的过程中，晶圆级封装（Wafer Level Packaging，WLP）技术尤为重要。
本文将深入探讨芯片封装在晶圆级的应用，从简单到复杂逐步展开，帮助读者更深入地了解这个领域的相关知识。
一、什么是晶圆级封装？晶圆级封装是一种将芯片封装成最小尺寸的工艺技术。
它的核心思想是在芯片制造的过程中，直接在晶圆上完成封装步骤。
相比传统封装技术，晶圆级封装可以实现更紧凑的芯片尺寸，提高集成度和性能。
二、晶圆级封装的应用领域1. 移动设备领域在移动设备领域，如智能手机和平板电脑，尺寸和性能是至关重要的因素。
晶圆级封装技术可以实现更小尺寸和更高性能的芯片，满足消费者对便携性和功能的需求。
2. 汽车电子领域在汽车电子领域，晶圆级封装可以为车载电子系统提供高可靠性和耐用性。
晶圆级封装还可以提高芯片的抗振动和抗高温特性，适应汽车复杂的工作环境。
3. 医疗电子领域在医疗电子领域，晶圆级封装可以实现更小的医疗设备，提高患者的舒适度和可携带性。
晶圆级封装还可以实现高度集成的医疗芯片，提高医疗诊断和治疗的效率。
4. 工业自动化领域在工业自动化领域，晶圆级封装可以为工业设备提供更高性能和更好的可靠性。
晶圆级封装还可以实现工业设备与互联网的连接，为工业智能化提供支持。
三、晶圆级封装的优势和挑战1. 优势（1）尺寸更小：晶圆级封装可以实现更小尺寸的芯片，提高产品的集成度和性能。
（2）成本更低：相比传统封装技术，晶圆级封装可以减少封装材料和加工步骤，从而降低生产成本。
（3）可靠性更高：晶圆级封装可以提供更好的抗振动和抗高温特性，提高芯片的可靠性和耐用性。
（4）工艺更简化：晶圆级封装可以在晶圆制造的过程中完成封装步骤，简化整个制造流程。
2. 挑战（1）封装材料的选择：晶圆级封装需要选择与芯片兼容的封装材料，以确保封装质量和可靠性。
晶圆级芯片封装技术(WL-CSP)电子教案
薄膜介质层的淀积
• 再分布的关键步骤就是在晶圆上薄膜
介质层的淀积，以便增强芯片的钝化作 用。无机钝化层中的引线孔，会在重新 布线金属化过程中形成短路。重新布线 金属化下方的聚合物层，也起着凸点形 成和装配工艺的应力缓冲层的作用。通 常选择的聚合物涂敷，应能提供封装工 艺的高性能。
聚合物的选择
• 在UBM钝化后的工序或贮存中聚合物会吸湿 ，聚合物会在回流焊工艺中产生气泡或者裂纹， 所以聚合物选择高玻璃化温度、低吸湿性的材 料来进行绝缘支持。
晶圆级芯片封装技术（WL-CSP)
• 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。
焊料球（ 低共晶或高熔化PbSn）通过模 板印刷直接淀积于再分布晶圆片上。在对 流炉中回流焊膏，采用溶剂除去焊剂残余 物。根据焊球间距，焊球直径平均值在180 和270μm之间。
（采用焊膏模板印制法）
焊膏模板印制法
• 模板印刷工艺是反复 地将正确的焊膏量转 移到印制板上的正确 位置。模板窗口尺寸， 形状与模板厚度决定 了焊膏的转印量，窗 口的位置决定了焊膏 的转印位置。
• 被封装件的可靠性指“ 一段期望时间内器件 在可接受的失效概率下的正常工作能力”。 空对空加速测试是检测圆片级器件可靠性 的常用方法之一。所采用测试方法可以设 计为20min的0/100℃空对空热循环, 每次热 循环先分别在一个温度极限停留5min, 然后 再以20℃/min 的转换速率变化到另一个温 度极限。看看UBM和锡球之间的结合，失 效模式等。这个实验的主要目的就是为了 验证封装工艺本身有没有问题
扇出型晶圆级封装
从扇出型晶圆级封装谈未来芯片发展趋势
扇出型晶圆级封装（wafer-level fan-out packaging，简称WLP）是一种颇具应用前景的新型封装技术，相比传统封装技术，它具有更
高的集成度、更小的封装尺寸和更多的IO接口。
这使得WLP技术在5G、人工智能、物联网等领域发挥出越来越重要的作用。
未来，随着芯片制造工艺的逐渐提高，芯片封装技术也将不断迭
代升级。
扇出型晶圆级封装有望成为下一代芯片封装技术的主流，而
且在过渡期间依然会被广泛应用。
未来的芯片封装市场将呈现出多元化、集成化、模块化和智能化的特点。
未来芯片封装技术的发展方向，包括以下几个方面：首先是基于
扇出型晶圆级封装的超高密度封装技术，能够在小尺寸封装中实现更
高的集成度和更多的IO接口；其次是通过3D封装技术实现芯片排列
方式的变化，从而实现更高的性能和更低的功耗；最后是智能化模块
化封装技术，实现与外部连接器相比更小的占用面积和更低的功耗。
总的来说，未来芯片封装技术将会发展成为更加领先和卓越的技术，更好地满足现代科技应用的需求，扇出型晶圆级封装是其中不容
忽视的重要一环。
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晶圆级封装（WLP）方案
一、实施背景
随着微电子产业的快速发展，封装技术正面临着严峻的挑战。
传统的封装技术由于尺寸大、电性能和热性能较差等问题，已经难以满足高性能集成电路的封装需求。
而晶圆级封装（WLP）技术的出现，为产业结构的改革提供了新的解决方案。
二、工作原理
晶圆级封装（WLP）是一种将集成电路直接封装在晶圆片上的技术。
它通过在晶圆片上制造出多个集成电路，然后通过切割和封装，将这些集成电路分别封装在独立的封装体中。
具体来说，WLP技术首先在晶圆片上制造出多个集成电路，这些集成电路可以是数字电路、模拟电路、混合信号电路等。
然后，使用切割机将晶圆片切割成单个集成电路，再将这些集成电路分别封装在独立的封装体中。
三、实施计划步骤
1.设备采购：需要采购制造集成电路所需的设备，如光刻
机、刻蚀机、薄膜沉积设备等。
2.工艺研发：需要研发适合WLP技术的制造工艺，包括
光刻工艺、刻蚀工艺、薄膜沉积工艺等。
3.样品制作：在研发阶段，需要制作样品以验证工艺的可
行性。
4.测试与验证：对制作的样品进行测试和验证，确保其性
能符合要求。
5.批量生产：当样品测试通过后，可以开始批量生产。
四、适用范围
WLP技术适用于各种高性能集成电路的封装，如CPU、GPU、FPGA等。
它具有以下优点：
1.体积小：由于WLP技术将集成电路直接封装在晶圆片
上，因此可以大大减小封装体积。
2.电性能和热性能优异：WLP技术可以提供更好的电性能
和热性能，从而提高集成电路的性能和可靠性。
3.制造成本低：由于WLP技术可以在晶圆片上制造多个
集成电路，因此可以分摊制造成本，降低单个集成电路的制造成本。
4.可扩展性强：WLP技术可以轻松扩展到更大的晶圆尺寸
和更高的产量。
五、创新要点
1.制造工艺的创新：WLP技术需要研发适合其特点的制造
工艺，包括光刻工艺、刻蚀工艺、薄膜沉积工艺等。
2.封装技术的创新：WLP技术需要开发新的封装技术，以
实现集成电路的高性能、小型化和可靠性。
3.测试和验证方法的创新：WLP技术的测试和验证需要开
发新的测试和验证方法，以确保其性能符合要求。
六、预期效果
1.提高集成电路的性能和可靠性：WLP技术可以提供更好
的电性能和热性能，从而提高集成电路的性能和可靠性。
2.降低制造成本：WLP技术可以在晶圆片上制造多个集成
电路，从而降低单个集成电路的制造成本。
3.促进产业结构的改革：WLP技术的推广应用可以促进微
电子产业结构的改革，提高产业的竞争力和创新能力。
4.推动新技术的发展：WLP技术的发展可以推动相关新技
术的发展，如新材料、新工艺、新器件等。
七、达到收益
1.提高企业的竞争力：采用WLP技术可以提高企业的竞
争力，使其在微电子市场中获得更大的市场份额。
2.降低运营成本：采用WLP技术可以降低企业的运营成
本，提高其盈利能力。
3.推动产业发展：采用WLP技术可以推动微电子产业的
发展，提高国家的科技实力和经济实力。
八、优缺点
优点：
1.高集成度：晶圆级封装（WLP）技术可以实现晶圆上多
个芯片的高密度集成，提高了单位面积的芯片数量，有
助于提升生产效率。
2.低成本：由于晶圆级封装可以在一片晶圆上同时处理多
个芯片，因此可以分摊固定成本，降低单位芯片的成本。
3.一致性高：在同一晶圆上制造的芯片，其性能和参数的
一致性远高于分别制造的芯片，有利于提高生产效率和
产品良品率。
4.适合大规模生产：晶圆级封装适合大规模生产，因为它
可以利用规模经济原则来提高生产效率。
缺点：
1.技术难度高：晶圆级封装需要先进的制造设备和精细的
工艺控制，技术难度较高。
2.研发周期长：从研发到量产需要经过多个阶段，包括工
艺研发、样品制作、测试验证等，研发周期相对较长。
3.对原材料的依赖性强：晶圆级封装依赖于高质量的原材
料和先进的制造设备，对原材料的依赖性强。
九、下一步需要改进的地方
1.提升制造设备性能：为了进一步提高晶圆级封装的性能
和可靠性，需要研发更先进的制造设备。
2.优化工艺流程：通过对工艺流程的进一步优化，可以提
高生产效率，降低制造成本。
3.加强质量控制：建立严格的质量控制体系，确保每个生
产环节的稳定性和可靠性，以提高产品的良品率。
4.拓展应用领域：将晶圆级封装技术应用到更广泛的领域，
如生物医学、物联网等，以拓展其应用范围和市场前景。
十、总结
晶圆级封装（WLP）技术作为一种先进的封装形式，具有高集成度、低成本、一致性高等优点，正逐渐成为微电子产业发展的一个重要方向。
然而，该技术的研发和应用仍面临技术难度高、研发周期长等挑战。
为了进一步推动晶圆级封装技术的发展，需要不断提升制造设备性能、优化工艺流程、加强质量控制并拓展应用领域。
通过不断改进和创新，晶圆级封装技术有望在未来为微电子产业的持续发展提供更强大的支持。