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. Gold

stud/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。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

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

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

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 lco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 Electronics、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。