IC-Substrat - Chipverpackungstechnologie auf Waferebene

Wafer Level Chip Scale Packaging (kurz WLCSP), d.h. Wafer Level Chip Packaging, anders als die traditionelle Chipverpackung (zuerst geschnitten und dann versiegelt und getestet, und nach dem Verpacken mindestens 20% Erhöhung des Volumens des ursprünglichen Chips), ist diese neueste Technologie die erste in der gesamten Wafer Verpackung und Prüfung, und dann in eine einzelne IC-Partikel geschnitten, so dass das Volumen des verpackten IC-nackten Kristalls der ursprünglichen Größe entspricht.

Es schließt direkt alle Vorgänge auf dem Wafer ab, der den Front-End-Wafer-Herstellungsprozess beendet. Bei der Chipverpackung wird der Chip vom Wafer getrennt, so dass WLCSP das minimale Verpackungsvolumen bei gleicher Chipgröße erreichen kann, was fast die endgültige Verpackungsminiaturisierungstechnologie ist.

Die Chip-Scale-Verpackungstechnologie auf Wafer-Ebene, die Dünnschicht-passive Gerätetechnologie und Fertigungstechnologie für großflächige Spezifikationen integriert, bietet nicht nur kostensparende Lösungen, sondern bietet auch Formfaktoren, die mit dem bestehenden Oberflächenmontageprozess übereinstimmen. Die Chip-Scale-Verpackungstechnologie bietet nicht nur eine Roadmap zur Leistungsverbesserung, sondern reduziert auch die Größe integrierter passiver Geräte.

Seit die Machbarkeit der WLCSP-Technologie im 1998 angekündigt wurde, sind in den letzten Jahren verschiedene Arten von WLCSP auf dem Markt erschienen. Diese Technologie wurde in mobilen elektronischen Geräten wie Stromversorgungschips für Mobiltelefone verwendet und auf die Anwendung von Logikprodukten erweitert.

WLCSP ist eine Variante der Flip-Chip-Verbindungstechnik. Mit Hilfe der WLCSP-Technologie wird die aktive Oberfläche des blanken Chips invertiert und mit Lötkugeln mit der Leiterplatte verbunden. Die Größe dieser Lötkugeln ist in der Regel groß genug (300 bei 0,5mm Abstand und Prereflow) μ m), der für die Flip-Chip-Verbindung erforderliche Unterfüllprozess kann entfallen

WLCSP-Verpackungen

WLCSP kann in zwei Strukturtypen unterteilt werden: Direct Bump und Redistribution Layer (RDL)

Direkter Stoß

Der Direct Bump WLCSP enthält eine optionale organische Schicht (Polyimid), die als Spannungspuffer auf der Oberfläche des aktiven Matrizes fungiert. Polyimid deckt den gesamten blanken Chipbereich mit Ausnahme des Fensterbereichs um das Verbindungspad ab. Über diesen Fensterbereich wird eine Subbump-Metallschicht (UBM) gesputtet oder galvanisch beschichtet. UBM ist ein Stapel verschiedener Metallschichten, einschließlich Diffusionsschicht, Barriereschicht, Benetzungsschicht und Oxidationswiderstandsschicht. Die Lötkugel fällt auf die UBM (sog. Tropfkugel), und dann wird die Lötkugel durch Reflow-Schweißen gebildet.

Umverteilungsebene (RDL)

Redistribution Layer (RDL) WLCSP Diese Technologie kann blanke Chips für Klebelinien (Bonding Pads sind herum angeordnet) in WLCSP umwandeln. Im Gegensatz zu direkten Stößen verwendet dieser WLCSP zwei Polyimidschichten. Die erste Polyimidschicht wird auf dem blanken Chip abgelagert und hält das Klebepad im Fensterzustand. Die RDL-Schicht wandelt das periphere Array durch Sputtern oder Galvanisieren in ein Area Array um. Die nachfolgende Struktur ähnelt einem direkten Bump-Anschlag mit einer zweiten Polyimid-Schicht, UBM und einem fallenden Ball.

Vorteile von WLCSP:

Der Verpackungsmodus von WLCSP reduziert nicht nur effektiv die Größe des Speichermoduls, sondern erfüllt auch die hohen Dichteanforderungen von mobilen Geräten für Körperraum; Auf der anderen Seite verbessert es in Bezug auf die Leistung die Geschwindigkeit und Stabilität der Datenübertragung. Standard SMT Montagegeräte können ohne Unterfüllprozess verwendet werden.

1. Mindestgröße der ursprünglichen Chipverpackungsmethode:

Das größte Merkmal der WLCSP Wafer Level Chip Verpackung besteht darin, das Verpackungsvolumen effektiv zu reduzieren und die Verpackungsform leichter und dünner zu machen. Daher kann es mit mobilen Geräten kombiniert werden, um die charakteristischen Anforderungen von leichten und kurzen tragbaren Produkten zu erfüllen.

Mindestgröße Verpackung

2. Kurzer Datenübertragungsweg und hohe Stabilität:

Bei Verwendung von WLCSP-Verpackungen kann es aufgrund der Kurzschluss- und Dickstromverdrahtung (gelbe Linie markiert a bis b) die Frequenz der Datenübertragung effektiv erhöhen, den Stromverbrauch reduzieren und die Stabilität der Datenübertragung verbessern. Aufgrund der Selbstkalibrierungseigenschaften von hellem blankem Blech im Schweißprozess ist die Montageausbeute hoch.

3. Gute Wärmeableitungseigenschaften

Da WLCSP weniger traditionelle versiegelte Kunststoff- oder Keramikverpackungen aufweist, kann die Wärmeenergie während des IC-Chipbetriebs effektiv abgeführt werden, ohne die Temperatur des Hauptkörpers zu erhöhen. Diese Funktion ist eine große Hilfe für die Wärmeableitung von mobilen Geräten. Es kann Induktivität reduzieren und elektrische Leistung verbessern.

WLCSP kann nicht nur die wichtige Technologie der hochdichten und leistungsstarken Verpackung und des Schlucks realisieren, sondern auch eine Schlüsselrolle in der Geräteeinbettungstechnologie spielen. Obwohl der Drahtbondprozess sehr ausgereift und flexibel ist, zeigen die Mehrschichtschaltung, die Feinliniengrafik und die Kombination mit Drahtbonding der WLCSP-Technologie, dass es breitere Anwendungen und neue Möglichkeiten haben wird.

Nachteile von WLCSP: Die Kosten für WLCSP kommen aus der Wafer- oder Verpackungsverarbeitung. Wenn eine Großproduktion benötigt wird, muss die Menge an Arbeitskräften erhöht werden. Entsprechend steigen die Produktionskosten.

Die Zukunft der WLCSP Technologie

WLCSP wird in Mobiltelefonen, Speicherkarten, Autonavigatoren und digitalen Geräten seit dem Einsatz in elektronischen Uhren in 2000-Jahren eingesetzt. In den nächsten Jahren wird es mehr Chips mit WLCSP-Technologie im Hochleistungsmobilmarkt wie Mobiltelefonen geben.

Die Kombination aus WLCSP-Technologie und Chipeinbettungs-PCB-Prozess kann die Stabilität der PCB-Montagequalität gewährleisten. Dies liegt daran, dass WLCSP nicht nur einfach zu montierende Leiterplatte ist, sondern auch die Eigenschaften einer "bekannten guten Matrize" aufweist.

Die WLCSP-Technologie bietet mehr Möglichkeiten für die Herstellung leichter und kompakter elektronischer Geräte. WLCSP wurde auf die Leiterplattenmontage angewendet. In letzter Zeit ist es auch ein wichtiger Bestandteil von SIP geworden. Auch MCP, das WLCSP mit konventioneller Drahtbondtechnik kombiniert, ist in die Serienfertigung eingetreten.

Betrachtet man die Entwicklung von WLCSP in den letzten Jahren, können wir voll und ganz davon ausgehen, dass WLCSP sich in naher Zukunft weiter entwickeln und auf weitere Bereiche ausweiten wird.