Всеобъемлющий обзор упаковки на уровне пластинки (WLP): технологии, интеграция, развитие и ключевые игроки

Обзор упаковки на уровне пластины (WLP)

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 chipsВ своих ранних проектах WLP явно требовал, чтобы все входные/выходные (I/O) соединения были полностью ограничены физическими границами одной шкивы (конфигурация с вентилятором),достижение истинной структуры пакета в масштабе чипа (CSP)Эта последовательная обработка полного пластина составляет основу вентиляторной WLP.

С точки зрения интеграции систем основные ограничения этой архитектуры заключаются в следующем:

1. Укомплектование требуемого количества I/O соединений в ограниченном пространстве под матрицей.
2. Обеспечение совместимости с последующими схемами маршрутизации печатных плат (PCB).

В результате непрерывного спроса на миниатюризацию, более высокую частоту работы и снижение затрат, WLP стал жизнеспособной альтернативой, когда традиционные решения упаковки (например,не отвечают этим строгим требованиям.

Эволюция к FAN-Out WLP
 

Ландшафт WLP расширился, включая инновационные решения упаковки, которые бросают вызов ограничениям стандартных вентиляторных структур, теперь классифицируемых как вентиляторные WLP (FO-WLP).

1. Укладка:Сингулированные штампы помещаются в полимер или другой субстратный материал со стандартным форм-фактором пластины, создавая восстановленную пластину.
2. Расширение RDL:Искусственная пластина проходит те же процессы упаковки, что и обычные пластинки.позволяющие использовать слои перераспределения вентилятора (RDL), которые расширяют электрические взаимосвязи за пределы первоначального отпечатка проката.

Этот прорыв позволяет миниатюрным штампам поддерживать совместимость со стандартными WLP шаровыми сетчатыми массивами (BGA) без физического увеличения.Применимость WLP теперь распространяется за пределы монолитных кремниевых пластин, включая гибридные подложки уровня пластин, в совокупности отнесены к категории WLP.

С внедрением сквозных кремниевых проводов (TSV), интегрированных пассивных устройств (IPD), чип-первый / чип-последний методы вентиляции, MEMS / сенсорная упаковка и гетерогенная интеграция процессора-памяти,Различные архитектуры WLP достигли коммерциализации.

• Пакеты с низким уровнем ввода/вывода (WLCSP)
• Высокая плотность ввода/вывода и высокая сложность вентиляторных решений

Эти достижения открыли новые возможности для упаковки на уровне пластинок.

Рисунок 1 Гетерогенная интеграция с использованием WLP

I. Опаковка на уровне пластины на чип-массе (WLCSP)
 

WLCSP появился примерно в 2000 году, в первую очередь, ограничиваясь упаковкой с одной пленкой.На рисунке 2 изображена основная структура WLCSP с одноформенным изготовлением.

Рисунок 2 Основной единый режим

Исторический контекст

До WLCSP большинство процессов упаковки (например, измельчение, дробление, склеивание проволоки) были механическими и выполнялись после дробления (рисунок 3).

Рисунок 3 Традиционный процесс упаковки

WLCSP естественным образом развился из опрыскивания пластинки - практики, внедренной IBM с 1960-х годов.В отличие от обычной упаковки, почти все процессы WLCSP выполняются параллельно на полной пластинке (рисунок 4).

Рисунок 4 Процесс потока на уровне вафли на базе чип-масштабного пакета (WLCSP)

Прогресс и трудности

1. Миниатюризация:Подход WLCSP® к прямой упаковке производит самый маленький коммерчески жизнеспособный форм-фактор, широко используемый в компактных мобильных устройствах.
2. Интеграция RDL:Ранние версии опирались исключительно на металлизацию под обмотками (UBM) и паяльные шарики.увеличение структурной сложности.
3. Гетерогенная интеграция:Инновации позволили "опоссумообразному" складированию тонкой вторичной шлифовальной шлифовки, склеенной под первичной шлифовкой, точно вставленной в пробелы для запорных шаров (рисунок 5).

Рисунок 5 WLCSP, вторая форма установлена на нижней стороне

3D-интеграция через TSV

Появление сквозных кремниевых каналов (TSV) облегчило двусторонние соединения в WLCSP. В то время как интеграция TSV использует подходы "via-first" и "via-last", WLCSP использует методологию "via-last".Это позволяет:

• В верхней части установки вторичных матриц (например, логические/аналоговые матрицы на MEMS или наоборот) (рисунок 6).

Рисунок 6 WLCSP через кремниевые проемы с двусторонней установкой

• Замена упаковки с микросхемами (COB) в автомобильных CMOS-датчиках изображения (например, 5,82 mm × 5,22 mm, 850μm толщины BSI-пакетов с TSV с соотношением сторон 3:1, содержание кремния 99,27%) (рисунок 7).

Рисунок 7 а) трехмерный вид структуры CIS-WLCSP; б) поперечное сечение CIS-WLCSP.

Надежность и динамика отрасли

По мере того как узлы процесса уменьшаются, а размеры WLCSP растут, повышаются проблемы надежности и взаимодействия чип-пакет (CPI), охватывающие производство, обработку и сборку печатных плат.

• Шестисторонняя (6S) защита: решения, такие как вентилятор M-Series (лицензионный от Deca Technologies), удовлетворяют потребности в защите боковых стен.

• Цепочка поставок: доминируют OSAT (ASE/SPIL, Amkor, JCET), с литейными заводами (TSMC, Samsung) и IDM (TI, NXP, STMicroelectronics), играющими ключевую роль.

Как специализированный поставщик упаковочных решений на уровне пластинок,ZMSH предлагает передовые технологии WLP, включая конфигурации вентилятора и вентилятора для удовлетворения растущих потребностей в полупроводниковых приложенияхМы предоставляем комплексные услуги от проектирования до объемного производства, с опытом в области высокой плотности взаимосвязей и гетерогенной интеграции для MEMS, датчиков и устройств IoT.Наши решения решают ключевые отраслевые проблемы в области миниатюризации и оптимизации производительностиС большим опытом в области сбоев, формирования RDL и окончательных испытаний, мы предоставляем надежные,экономически эффективные решения для упаковки, адаптированные к конкретным требованиям приложения.