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、晶圆级圭寸装(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Wafer Level PackagingRt-diJiibtirttfi氣打金緩典填暮程片…CSPfi^K寸对藍L Wire-bond BGA赏料来源Institute of Technology(2005/09)^ IBT Research 整理常见的 WLP 封装绕线方式如下：1. Redistribution (Thin film), 2. Encapsulated Glass substrate, 3. Gold stud/Copper post, 4. Flex Tape等。
此外，传统的WLP圭寸装多采用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(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封装此外，基于电气性能考虑，DDR III考虑采用WLP或FC封装，惟 目前JEDEC仍未制定最终规格(注：至目前为止，Hynix, Samsung与Elpida已发表DDR III产品仍采F BGA封装)，至于SiP应用则属于长期发展目标此外，采用塑料封装型态(如PBGA)因其molding compo und会对MEMS组件的可动部份与光学传感器(optical sensors)造成损害，因此MEMS组件也多采用WLP封装。
而随着Nintendo Wii与APPLE iPhone与iPod Touch等新兴消费电子产品采用加速传感器与陀螺仪 等 MEMS 组件的加温，成为 WLP 封装的成长动能来源WLP 的主要应用领域Phase 1SmaH DiePhase!SIP (Macrix)Plttsr 1 Large Dio1PhtwXFusion Products j 总/Sue 曲一贲料来遥:.Ss^iSurigEl e'ct^onj cs-住IBT^ese 號uh整理各种封装型态的比较FamilyQFPBGAFCBGAWLPi$r level ICwivioftdwebordK:der Wl：lneneInt^fpoUf t 亦斤1叔 frarr&tubtvaiftcnln-flliri2nd lev«l IC惜制旳IT 0nto bdlsolder<1:3<1:2<1:1,5ri高產 ® Pck: o Si W>3.5>2,5吃5资料来廉:Infine on("2006'^jl 1ST Re sear-ch 趨湮三、WLP的优点与挑战仅就以下四点讨论WLP发展的挑战，至于优点请参考下图1.组件缩小化伴随制程微缩的组件缩小化(footprint change),对WL-CSP的设计造成挑战，特别是Fan-in型态的WL-CS P 的 Ball diameter 与 ball pitch 的技术难度提升，甚至造成封装良率的提升瓶颈，进而导致成本上升，此议 题必须妥善因应，否则WLP的应用将局限于小尺寸与低脚数组件，市场规模也将受限。
2.价格WLP必须与传统封装如TSOP接近甚至更低，而其设计架构、使用材料与制造流程将对最终生产良率扮演 最重要的价格因素，更是WLP封测厂商能否成功的关键要素3.可靠度晶粒与基板之间的thermal mismatch随尺次越大越加严重，其所造成的solder ball fatigue(锡铅球热疲劳) 导致WLP输出脚数多局限于输出脚数小于60的产品，而随着半导体组件输出信号脚数的增加，加强bum ping 连结强度的重要性日趋提高4.测试方法(Wafer level testing and burn-in)KGD(Known Good Die)的价格必须与TSOP相近，而WLP对于高密度接触点与接触点共平面性/压力的要 求相当严格，成本不易压低而WLP相关治具套件的开发与规模经济成为WLP cost-down以及市场成长 的重要关键，毕竟最终价格效能(C/P ratio)还是封装型态选择的关键要素WL-CSP的优点■ Padfafllng cost ■Teat cos!1,0加畑诃.■ Pitches I1-] j Nc ^tiindArds j Small chips.1 hiqhno.cr■ Operating freqL«HEiB$ j uj■ Pacluge I1 Nmitlct■ In^rcpnuectlinfl 1的时円URIK +訥英LevelTh 已 rnul■ Power ccnscjmption i -Padupt Dvmjty (i ]-Integnted PA»hrt9 L, Q -圳m PlcMg*5却来添:InfineonC2005/0&). IBT Research 整理四、 WLP 市场规模与主要供货商 2005年WLP封装市场规模达到2.1亿美元，预计于2010年将成长至5.5亿美元，期间产值CAGR达到21%, 成长率不仅优于整体半导体产业，亦优于整体封装产业，而如前所述消费性电子产品对轻薄短小特性的需 求，以及加速传感器与陀螺仪等MEMS组件的封装需求为WLP市产的主要成长动能来源。
目前WLP主 要的供货商包括主要如STM等IDM大厂（一贯化整合制程需求）、日月光等主要封测委外代工厂（具有bump ing技术与产能优势）、聚焦WLP技术的专业封测厂如台积电与OV合资的精材科技（以CMOS组件封装为 主，并发展TSV- Through Silicon Vias等多元新兴封装技术），以及台商育霈与大陆长江电子等厂商2005~2010 WLP封装市场规模60054530%40031ft8%00%資料来源:IEK（2007/05）, IBT Research整麗 隼垃:臣万翁五2005*2010 CAGR： 21%2005 20A6 2007 2008 200& 201020040%WLP （晶圆级封装）：超越IC封装的技术圆级封装（WLP）是一项公认成熟的工艺，元器件供货商正寻求将WLP用于更多的领域，而业界对WLP 技术的支持推动着该技术快速走向成熟 WLP 中一个关键工艺是晶圆凸点，其技术发展已进入实用阶段， 日趋成熟稳定随着组件供货商（包括功率和光电子器件）正积极转向 WLP 应用，其使用范围也在不断 扩大晶圆级封装的背景晶圆级封装技术源自于倒装芯片晶圆级封装的开发主要是由集成器件制造厂家（IBM）率先启动。
196 4年，美国IBM公司在其M360计算器中最先采用了 FCOB焊料凸点倒装芯片器件1969年，美国De Ico公司在汽车中使用了焊料凸点器件二十世纪70年代，NEC、日立等日本公司开始在一些计算器和超 级计算器中采用FCOB器件到了二十世纪90年代，世界上成立了诸如Kulicke and Soffa's Flip Ch ip Division、 Unitive、 Fujitsu Tohoku EIectronics、 IC Interconnect 等众多晶圆凸点的制造公司， 这些公司拥有的基础技术是电镀工艺与焊膏工艺这些公司利用凸点技术和薄膜再分布技术开发了晶圆级 封装技术FCD公司和富士通公司的超级CSP （Ultra CSP与Supper CSP ）是首批进入市场的晶圆级 封装产品1999 年，晶圆凸点的制造公司开始给主要的封装配套厂家发放技术许可证这样，倒装芯片和晶圆级封 装也就逐渐在世界各地推广开来例如，台湾的 ASE 公司和 Siliconware 公司以及韩国的 Amkor 公司就 是按照FCD公司的技术授权来制造超级CSP （Ultra CSP ）的晶圆级封装技术的现状随着IC芯片技术的发展，芯片封装技术也不断达到新的水平，目前已可在单芯片上实现系统的集成。
在众多的新型封装技术中，晶圆级封装技术最具创新性、最受世人瞩目，是封装技术取得革命性突破的标 志晶圆级封装技术的构思是在整片晶圆上进行CSP封装技术的制造，也就是在晶圆级基本完成了大部分 的封装工作因此，晶圆级封装结构，则可省略覆晶技术点胶的步骤，目前可采用弹性体或是类弹性体来 抵消应力，而这些弹性体的制程，可在整片晶圆上完成，因此省去了对一个个组件分别点胶的复杂制程方形晶圆封装技术的设计理念，首先为增加组件与底材之间的距离，亦即选用更大的锡铅焊料球实现导电 性，现有的晶圆级封装技术，采用重新布局技术来加大锡铅焊料球的间距，以达到加大锡铅焊料球体积的 需求，进而降低并承受由基板与组件之间热膨胀差异而产生的应力，提高组件的可靠性晶圆级封装和晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）是同一概念，它是芯片尺寸封装的一个突破性进展，表示的 是一类电路封装完成后仍以晶圆形式存在的封装，其流行的主要原因是它可将封装尺寸减小到和IC芯片一 样大小以及其加工的成本低，晶圆级封装目前正以惊人的速度增长，其平均年增长率（CAGR）可达210%, 推动这种增长的器件主要是集成电路、无源组件、高性能存储器和较少引脚数的器件。
目前有5 种成熟的工艺技术可用于晶圆凸点，每种技术各有利弊其中金线柱焊接凸点和电解或化学镀金 焊接凸点主要用于引脚数较少的封装（一般少于40），应用领域包括玻璃覆晶封装（COG）、软膜覆晶 封装（COF）和RF模块由于这类技术材料成本高、工序时间长，因此不适合I/O引脚多的封装件另 一种技术是先置放焊料球，再对预成形的焊料球进行回流焊接，这种技术适用于引脚数多达300的封装件 目前用得最多的两种晶圆凸点工艺是电解或化学电镀焊料，以及使用高精度压印平台的焊膏印刷印刷焊膏的优点之一是设备投资少，这使很多晶圆凸点加工制造厂家都能进入该市场，为半导体制造厂家 服务随着 WLP 逐渐为商业市场所接受，全新的晶圆凸点专业加工服务需求持续迅速增长的确，大多 数晶圆凸点加工厂都以印刷功能为首要条件，并提供一项或多项其它技术业界许多人士都。