Wafer-Level Packaging (WLP): Teknoloji, Entegrasyon, Gelişim ve Anahtar Oyuncular

Wafer-Level Packaging (WLP) Genel Bakış

Wafer-Level Packaging (WLP) represents a specialized integrated circuit (IC) packaging technology characterized by the execution of all critical packaging processes while the silicon wafer remains intact—prior to dicing into individual chips. İlk tasarımlarında, WLP açıkça tüm giriş / çıkış (I / O) bağlantılarının tamamen tek bir dövenin fiziksel sınırları içinde sınırlandırılmasını gerektiriyordu (fan-in yapılandırması),Gerçek bir çip ölçeği paket yapısı (CSP) elde etmekTam waferin bu sıralı işlenmesi, fan-in WLP'nin temelini oluşturur.

Sistem entegrasyonu perspektifinden, bu mimarinin temel kısıtlamaları şunlardır:

1. Döşemenin altındaki sınırlı alan içinde gerekli sayıda I/O bağlantısını yerleştirmek.
2. Sonraki basılı devre kartı (PCB) yönlendirme tasarımlarıyla uyumluluğu sağlamak.

Miniatürleştirme, daha yüksek çalışma sıklıkları ve maliyet azaltımı için acımasız talep nedeniyle, WLP, geleneksel ambalajlama çözümleri (örn.Kablo bağlama veya flip-çip bağlantıları) bu sıkı gereksinimleri karşılamıyor.

Fan-Out WLP'ye Evrim
 

WLP manzarası, standart fan-in yapılarının sınırlarını çiğneyen yenilikçi ambalaj çözümlerini de içeriyor.

1. Öldürme yerleştirme:Singulated ölçekler, standart bir wafer form faktörü olan bir polimer veya diğer bir substrat malzemesine yerleştirilir ve rekonstitüsyona uğramış bir wafer oluşturulur.
2. RDL genişlemesi:Yapay levha, geleneksel levhalarla aynı ambalajlama işlemlerine tabi tutulur.Elektriksel bağlantıları orijinal döşeme izinin ötesine uzatan fan-out yeniden dağıtım katmanlarını (RDL) sağlayan.

Bu atılım, minyatürlü kalıpların, fiziksel büyütme olmadan standart WLP top- ızgara- dizisi (BGA) alanlarıyla uyumluluğunu korumasını sağlar.WLP uygulanabilirliği artık monolitik silikon levhaların ötesine, hibrit levha seviyesindeki substratları da kapsamaktadır, toplu olarak WLP altında sınıflandırılmıştır.

Çapraz silikon viaslarının (TSV'ler), entegre pasif cihazların (IPD'ler), çip-ilk/çip-son fan-out tekniklerinin, MEMS/sensör ambalajının ve heterojen işlemci-hatanın entegrasyonunun tanıtımı ile,Çeşitli WLP mimarileri ticarileştirilmeye ulaştı. Şekil 1'de gösterildiği gibi, spektrum:

• Düşük I/O wafer seviyesinde çip ölçekli paketler (WLCSPs)
• Yüksek I/O yoğunluğu, yüksek karmaşıklıklı fan-out çözümleri

Bu gelişmeler, wafer düzeyinde ambalajlama konusunda yeni boyutlar açtı.

Şekil 1 WLP kullanan heterojen entegrasyon

I. Wafer-Level Chip-Scale Packaging (WLCSP) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (WLCSP) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (WLCSP) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (WLCSP) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (WLCSP) (Wafer-Level Chip-Scale Packaging) (WLCSP)
 

WLCSP, 2000 yılı civarında ortaya çıktı ve öncelikle tek ölçekli ambalajlarla sınırlıydı.Şekil 2 temel bir tek ölçekli WLCSP yapısını göstermektedir..

Şekil 2 Temel Tek Mod

Tarihsel Bağlam

WLCSP'den önce, çoğu ambalajlama işlemi (örneğin, öğütme, parçalamak, tel bağlama) mekanikti ve parçalamadan sonra yapılıyordu (Şekil 3).

Şekil 3 Geleneksel ambalajlama süreci akışı

WLCSP, 1960'lardan bu yana IBM'in öncülük ettiği bir wafer çarpma uygulamasından doğal olarak evrimleşti.Geleneksel ambalajlardan farklı olarak, neredeyse tüm WLCSP işlemleri tam levha üzerinde paralel olarak yürütülür (Şekil 4).

Şekil 4 Wafer düzeyinde çip ölçeği paketi (WLCSP) Süreç akışı

İlerleme ve Zorluklar

1. Küçükleştirme:WLCSP'nin doğrudan ölçeklendirme yaklaşımı, kompakt mobil cihazlarda yaygın olarak kabul edilen en küçük ticari olarak uygulanabilir form faktörünü verir.
2. RDL entegrasyonu:İlk sürümler yalnızca alt-bump metallizasyonuna (UBM) ve lehim toplarına dayanıyordu.Yapısal karmaşıklığın artması.
3. Heterogen Entegrasyon:Yenilikler, "opossum tarzı" yığmayı mümkün kıldı (Şekil 5).

Şekil 5 WLCSP, ikinci kalıp alt tarafta kurulur

TSV'ler üzerinden 3B entegrasyon

Trans-silikon viasların (TSV) gelişi, WLCSP'lerde iki taraflı bağlantıları kolaylaştırdı. TSV entegrasyonu "via-first" ve "via-last" yaklaşımlarını kullanırken, WLCSP "via-last" metodolojisini benimser.Bu:

• İkincil matriklerin üst tarafı montajı (örneğin, MEMS'de mantıksal/analog matrikler veya tam tersi) (Şekil 6).

Şekil 6 WLCSP Silikon Vias Çapraz Çift Taraflı Montaj

• Otomobil CMOS görüntü sensörlerinde çip içi (COB) ambalajın değiştirilmesi (örneğin, 3,1 aspect oranı TSV'leri ile 5,82 mm × 5,22 mm, 850μm kalınlığında BSI paketleri,% 99.27 silikon içeriği) (Şekil 7).

Şekil 7. (a) CIS-WLCSP yapısının üç boyutlu görünümü; (b) CIS-WLCSP'nin çapraz kesimi.

Güvenilirlik ve Endüstri Dinamikleri

Süreç düğümleri küçülürken ve WLCSP boyutları büyüdükçe, güvenilirlik ve çip-paket etkileşimi (CPI) zorlukları, üretim, işleme ve PCB montajını kapsayan zorlukları yoğunlaştırıyor.

• Altı taraflı (6S) Koruma: Fan-in M-Serisi (Deca Technologies'ten lisanslı) gibi çözümler yan duvar koruma ihtiyaçlarını karşılar.

• Tedarik Zinciri: OSAT'ların (ASE/SPIL, Amkor, JCET) baskısı altında, döküm endüstrileri (TSMC, Samsung) ve IDM'ler (TI, NXP, STMicroelectronics) kilit rol oynamaktadır.

Wafer düzeyinde ambalaj çözümleri uzmanlaştırılmış bir tedarikçi olarak,ZMSH, yarı iletken uygulamalarının artan taleplerini karşılamak için fan-in ve fan-out yapılandırmaları da dahil olmak üzere gelişmiş WLP teknolojileri sunarYüksek yoğunluklu bağlantılar ve MEMS, sensörler ve IoT cihazları için heterojen entegrasyon konusunda uzmanlık sahibi olarak tasarımdan seri üretime kadar uçtan uca hizmetler sunuyoruz.Çözümlerimiz, minyatürleşme ve performans optimizasyonu alanındaki önemli endüstri zorluklarını ele alıyor, müşterilerin ürün geliştirme döngülerini hızlandırmasına yardımcı olmak. çarpma, RDL oluşumu ve nihai testlerde geniş deneyime sahip, güvenilir,Özel uygulama gereksinimlerine uyarlanmış maliyetli ambalaj çözümleri.