IC基板 - ウェハレベルチップパッケージ技術

ウェハレベルのチップスケールパッケージ（WLCSPと略称する）、すなわちウェハレベルのチップパッケージは、従来のチップパッケージ（先に切断し、それからシールし、テストし、パッケージ後の元のチップの体積は少なくとも20%増加する）とは異なり、この最新技術はウェハパッケージ全体とテストの中で初めて、それから単一のIC粒子に切断されるため、パッケージされたIC裸の結晶の体積は元のサイズに相当する。

これにより、フロントエンドウェハの製造プロセスを終了するために、ウェハ上のすべての操作が直接完了します。チップ実装中、チップはウェハから分離され、WLCSPは同じチップサイズで最小のパッケージ体積を実現することができ、これはほとんど最終的なパッケージ小型化技術である。

ウェハレベルのチップレベルパッケージ技術は薄膜受動デバイス技術と大面積仕様製造技術を集積し、コストを節約するソリューションを提供するだけでなく、既存の表面実装組立技術と一致する形状要素を提供した。チップレベルパッケージ技術は性能改善ロードマップを提供するだけでなく、集積受動デバイスのサイズを削減した。

1998年にWLCSP技術の実現可能性を発表して以来、近年市場には様々なタイプのWLCSPが登場している。この技術は携帯電話の電源チップなどのモバイル電子機器に応用されており、論理製品への応用が広がっている。

WLCSPはフリップチップ相互接続技術のバリエーションである。WLCSP技術の助けを得て、ベアチップの能動面は倒置され、半田ボールを介してPCBに接続される。これらの半田ボールのサイズは通常十分に大きく（間隔0.5 mm、プリリフロー300）、フリップチップ相互接続に必要なアンダーフィルプロセスを省略することができる

WLCSPパッケージ

WLCSPは、直接バンプと再分布層（RDL）の2つの構造タイプに分けることができる

ちょくせつしょうとつ

直接バンプWLCSPは、能動コアの表面上で応力緩衝層として機能する任意の有機層（ポリイミド）を含む。ポリイミドは、接続パッドの周囲の窓領域を除いて、ベアチップ領域全体をカバーしています。この窓領域上にサブバンプ金属層（UBM）をスパッタまたはメッキする。UBMは、拡散層、バリア層、湿潤層、酸化防止層を含む異なる金属層の積層体である。溶接ボールはUBM（いわゆるドロップボール）上に落下し、その後リフロー溶接により溶接バンプを形成する。

再分布層（RDL）

再分布層（RDL）WLCSP――この技術はボンディングワイヤ（ボンディングパッド周囲配列）のために設計されたベアチップをWLCSPに変換することができる。直接バンプとは異なり、このWLCSPは2層のポリイミドを使用している。第1のポリイミド層はベアチップ上に堆積し、パッドをウィンドウ状態に維持した。RDL層はスパッタリングまたは電気めっきにより周辺アレイを面アレイに変換する。その後の構造は、第2のポリイミド層、UBM、およびドロップボールを含む直接バンプと同様である。

WLCSPの利点：

WLCSPのパッケージモードは、エンクロージャのサイズを効果的に削減するだけでなく、モバイルデバイスの身体空間に対する高密度要件を満たしている。一方、パフォーマンスの面では、データ転送の速度と安定性が向上しています。標準的なSMT組立装置は、アンダーフィルプロセスなしで使用することができる。

1.オリジナルチップ実装方法の最小サイズ：

WLCSPウェハレベルチップパッケージの最大の特徴は、パッケージの体積を効果的に小さくし、パッケージの形状をより軽く、より薄くすることである。したがって、軽量で短いポータブル製品の特性要件を満たすために、モバイルデバイスと適合することができます。

さいしょうすんぽうほうそう

2.データ伝送路が短く、安定性が高い：

WLCSPパッケージを使用する場合、回路配線が短く粗い（黄色線はaからbと表記）ため、データ伝送周波数を効果的に高め、電流消費を低減し、データ伝送の安定性を高めることができる。溶接中の光裸板の自己校正特性のため、組み立て率が高い。

3.良好な放熱特性

WLCSPは従来の封止プラスチックやセラミックパッケージが少ないため、ICチップの動作中の熱エネルギーを本体温度を上昇させることなく効果的に消散させることができる。この機能は、モバイルデバイスの放熱に役立ちます。インダクタンスを下げ、電気的な性能を高めることができます。

WLCSPは高密度、高性能パッケージ、sipの重要な技術を実現できるだけでなく、デバイス埋め込みPCB技術において重要な役割を果たしている。ワイヤボンディング技術は非常に成熟して柔軟であるが、多層回路、細線図形、WLCSP技術とワイヤボンディングの結合は、より広範な応用と新しいチャンスがあることを示している。

WLCSPの欠点：WLCSPのコストはウェハまたはパッケージ加工から生じる。大規模な生産が必要な場合は、労働力を増やす必要があります。これにより、生産コストが増加します。

WLCSP技術の未来

WLCSPは2000年に電子時計に応用されて以来、携帯電話、メモリーカード、カーナビゲーション、デジタル機器に応用されている。今後数年、携帯電話などの高性能モバイル市場では、WLCSP技術を使用するチップがさらに多くなるだろう。

WLCSP技術とチップ埋め込みPCB技術の結合はPCB組立品質の安定性を保証することができる。これは、WLCSPはPCBを取り付けやすいだけでなく、「既知の良好なコア」という特徴があるためです。

WLCSP技術は軽量小型電子機器の生産により多くの可能性をもたらした。WLCSPは回路基板アセンブリに適用されています。最近では、SIPの重要な構成要素にもなっています。WLCSPと従来のワイヤボンディング技術を組み合わせたMCPも量産に入った。

近年のWLCSPの発展を見てみると、WLCSPは近い将来発展し、より多くの分野に拡大すると信じています。