晶圆级芯片封装技术

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。
总结
• 在IC工艺线上完成的WL-CSP样品, 只是增加了重 布线和凸点制作两道工序, 并使用了两层BCB或PI 作为介质层和保护层, 整套工艺与IC芯片的制作技 术完全兼容, 所以它在成本、质量方面明显优于其 它CSP的制作工艺。
• WL-CSP工艺的倒装焊技术, 将芯片正面(有源区) 面向管座衬底作压焊焊接, 可充分发挥出超大规模 集成电路的高性能和新品质, 它不存在较大的电感、 电容和其它不希望有的特性。
晶圆级芯片封装工艺
• WL-CSP的关键工艺: • 一是重布线技术(即再分布） • 二是焊料凸点制作工艺
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典型的WL-CSP工艺流程
重布线技术的作用
• 再分布技术就是在器件表面重新布置I/O 焊盘。 传统芯片的焊盘设计通常为四周分布，以便进行 引线键合，焊盘分布很难满足凸点制备的工艺要 求，因此为了满足倒装工艺，需要进行焊盘再分 布。芯片焊盘设计为阵列分布，如果分布不合理 或者使用的凸点制备工艺不同仍然不能满足倒装 焊工艺时，可以通过焊盘再分布技术实现倒装。
• 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
晶圆级芯片封装的优点
• 晶圆级芯片封装方法的最大特点是其封 装尺寸小、IC到PCB之间的电感很小、并 且缩短了生产周期，故可用于便携式产品 中，并满足了轻、薄、小的要求，信息传 输路径短、稳定性高、散热性好。
• 由于WL-CSP 少了传统密封的塑胶或陶 瓷封装，故IC 晶片在运算时热量能够有效 地散发，而不会增加主机的温度，这种特 点对于便携式产品的散热问题有很多的好 处。。
• WL-CSP是在圆片前道工序完成后, 直接对圆片
利用半导体工艺进行后道工序, 再切割分离成单个 器件。因此, 采用WL-CSP能使产品直接从制造商 转入用户手中作全面测试。该项技术不但适应于 现有的标准表面贴装技术(SMT)设备, 而且也解决 了优质芯片问题。
• 圆片级器件和SMT进行大批量封装WL-CSP的封 装效率可达90%以上.
焊膏模板印制法模板的要求
• 宽厚比＝窗口的宽度／模板的厚度 • 面积比＝窗口的面积／窗口孔壁的面积
• 在印刷锡铅焊膏时，当宽厚比≥ 1 . 6 ，面 积比≥0. 66 时，模板具有良好的漏印性： 而在印刷无铅焊膏当宽厚比 ≥1 . 7 ，面积 比≥0 . 7 时，模板才有良好的漏印性
WLCSP可靠性
• 在所有的薄膜应用中最好采用聚合物，是由于 其非常低的介电常数和最小的损耗角正切值。
• 与干蚀刻材料相比，采用光敏聚合物， 要求更少的工艺处理步骤（可进行光刻） ，因此节省成本。
焊料凸点制作工艺
• 焊点制作可采用蒸发法、化学镀法、电镀 法、置球法和和焊膏模板印制法等。目前 仍以电镀法用得较多,该法2019年约占所有 焊料凸点制作法的70%（含金焊点制作）, 其次是蒸发法（高铅）,约占22.5%, 再者为 焊膏模板印制法, 约占5.5%。但因焊膏模板 印制法制作焊料凸点比较简便, 自动化程度 较高, 成本也较低, 故该法将会被较多地采 用。
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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。