?晶圓級(jí)CSP封裝（WLCSP）技術(shù)不同于傳統(tǒng)的切割、芯片粘貼、引線鍵合、模塑的封裝流程，它在結(jié)束前端晶圓制作流程的晶圓上直接完成所有的操作。在封裝過程中再將芯片從晶圓上分離，從而使WLCSP可以實(shí)現(xiàn)與芯片尺寸相同的最小的封裝體積，這幾乎是最終的封裝縮微技術(shù)。

自1998年可行性的WLCSP技術(shù)宣布以來，近年市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了各種不同類型的WLCSP。這種技術(shù)已經(jīng)使用在移動(dòng)電子設(shè)備中，比如用于移動(dòng)電話的電源供給芯片，并且延伸到邏輯產(chǎn)品的應(yīng)用中。

WLCSP技術(shù)分類

WLCSP主要有三種形式（圖1），即樹脂封裝類型（with?Epoxy?Resin?Encapsulation）、無樹脂封裝類型（w/o?Epoxy?Resin?Encapsulation）和玻璃類型（with?glass?Type）。

樹脂封裝類型自從1998年面世以來，就成為最普遍的一種形式。它的結(jié)構(gòu)類似于常規(guī)FBGA（Fine?Pitch?Ball?Grid?Array）塑膠封裝。由于表面環(huán)氧樹脂封裝了表層，它可以使用常規(guī)的回流焊工藝，貼放在印刷電路板（PCB）上。

無樹脂封裝類型又被稱作倒裝芯片類型。為了保護(hù)芯片表面和提高可靠性，芯片表面“生成”有一層薄的有機(jī)體或玻璃薄膜層。近年來，由于防潮性能提高，這種類型也已經(jīng)采用在傳統(tǒng)的回流焊工藝中。

玻璃類型是指在芯片表面有玻璃的結(jié)構(gòu)，它應(yīng)用于CCD和C-MOS傳感器中。

WLCSP技術(shù)和工藝

在WLCSP中，傳統(tǒng)封裝中使用金線進(jìn)行電路連接的方法被取而代之，而采用光刻和電鍍技術(shù)在晶圓上進(jìn)行電路的刻印。以下流程是對(duì)已經(jīng)完成前道工藝的晶圓進(jìn)行WLCSP封裝的操作步驟，必要時(shí)需要重復(fù)這些步驟：

●?隔離層流程?(Isolation?Layer)

●?接觸孔流程?(Contact?Hole)

●?焊盤下金屬層流程?(UBM?Layer)

●?為電鍍作準(zhǔn)備的光刻流程?(Photolithography?for?Plating)

●?電鍍流程?(Plating)

●?阻擋層去除流程?(Resist?Romoval)

在上述電路刻印流程完成后，需要在表面再生成一層防護(hù)層，然后進(jìn)行其它流程，包括終端成型(Terminal?Formation)、打標(biāo)（Marking）、電性能測(cè)試。在最后的工序中進(jìn)行芯片分割，從而結(jié)束整個(gè)流程。最后的電性能測(cè)試可以在晶圓級(jí)進(jìn)行，也可以在切割后進(jìn)行。

?電路刻印技術(shù)

WLCSP的電路生成使用了光刻和電鍍技術(shù)。2000年樹脂封裝類型的WLCSP開始大量生產(chǎn)時(shí)，線路圖形的線寬和間隙大約是50/50um。現(xiàn)在，精細(xì)刻印已經(jīng)發(fā)展到約15/15um，而且5/5um級(jí)別的也已經(jīng)在研發(fā)中。

精細(xì)的線路刻印能力直接關(guān)系到WLCSP的兩個(gè)特性——引腳數(shù)量和高性能。由于WLCSP在芯片表面形成終端連接，高的引腳數(shù)量意味著窄的終端寬度。

因?yàn)樾酒慕K端引線焊腳多是為常規(guī)的引線鍵合技術(shù)設(shè)計(jì)的，WLCSP的量產(chǎn)通常需要將周邊的鍵合襯墊進(jìn)行再分布的流程（Redistribution?Process），即刻印流程（Pattern?Process），線路生成在表面的區(qū)域陣列焊盤之間。線路和間隙的設(shè)計(jì)規(guī)則可由下列公式得出（圖2）：L/S=P/2/(2n+1)。

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當(dāng)前，0.4mm的終端焊盤間距已經(jīng)在規(guī)模生產(chǎn)線中使用，終端焊盤之間有6條線路，并可以實(shí)現(xiàn)7行的終端焊盤設(shè)計(jì)。精密的刻印技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高性能WLCSP的關(guān)鍵，這是因?yàn)榭梢允褂迷俜植剂鞒讨谱鞅粍?dòng)線路電感（圖3）。

當(dāng)隔離層更厚（>5um）、線路圖形更厚（>5um）、線路阻抗更低（鋁的60％）時(shí)，電感通常比SoC中使用鋁線路的電感更優(yōu)越。WLCSP技術(shù)中制作銅電感可以實(shí)現(xiàn)芯片更低的功耗，使應(yīng)用擴(kuò)張到移動(dòng)產(chǎn)品中。線寬和空間分布L/S是實(shí)現(xiàn)高性能電路的重要指標(biāo)，因此光刻和電鍍也成為整個(gè)工藝流程中最重要的技術(shù)。

?未來的線路再分布技術(shù)

生成電路圖形是上文提到的基本技術(shù)的重復(fù)。它生成UBM層，涂上光刻膠并生成所需的圖形，然后進(jìn)行電鍍，最后再去除不再需要的光刻膠和UBM層。可以說，這個(gè)工藝還是所謂的“浪費(fèi)材料的技術(shù)”。

目前業(yè)界已經(jīng)開發(fā)出了一種不會(huì)“浪費(fèi)材料”的技術(shù)，它可以直接實(shí)現(xiàn)圖形制作（圖4），以替代現(xiàn)有的“浪費(fèi)材料的技術(shù)”。該技術(shù)采用納米膠（nano-paste）和刻印噴?SPAN?lang=EN-US>(inkjet?printing)技術(shù)。這種技術(shù)的L/S指標(biāo)目前還不能達(dá)到現(xiàn)在采用光刻、電鍍技術(shù)實(shí)現(xiàn)的精細(xì)間距水平，然而，它是有益生態(tài)的技術(shù)，通過進(jìn)一步的開發(fā)，這種技術(shù)可能會(huì)使用在更多的應(yīng)用中。

?WLCSP技術(shù)的展望

WLCSP在2000年應(yīng)用在電子手表中之后，已經(jīng)應(yīng)用在手機(jī)、存儲(chǔ)卡、汽車導(dǎo)航儀、數(shù)碼設(shè)備中。未來幾年中，在手機(jī)這樣的高性能移動(dòng)市場(chǎng)中，會(huì)更多采用WLCSP技術(shù)的芯片。

?電子終端產(chǎn)品市場(chǎng)需要各種不同的系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP，System?In?Package），已有的形式包括在一個(gè)多芯片模塊（MCP，Multi?Chip?Package）封裝，以及封裝體堆疊（PoP，Package?On?Package）等SiP的不同形式。手機(jī)設(shè)備中“SRAM+Flash”的封裝是推動(dòng)SiP技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能電子設(shè)備的重要?jiǎng)恿Α?/span>

?WLCSP技術(shù)為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)輕薄和小巧電子設(shè)備帶來了更多的可能性。WLCSP已經(jīng)應(yīng)用在電路板組裝上，近來它也成為SiP的重要組成部分，結(jié)合WLCSP和常規(guī)引線鍵合技術(shù)的MCP也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)（圖5）。

集成電路通常通過回流焊貼裝在PCB板上。使用常規(guī)的表面貼裝技術(shù)，PCB的組裝密度將接近極限。將芯片嵌入到PCB板中的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的功能，并已經(jīng)有量產(chǎn)。將WLCSP技術(shù)和芯片嵌入PCB工藝結(jié)合，可以確保PCB組裝質(zhì)量的穩(wěn)定，這是因?yàn)閃LCSP不僅易于進(jìn)行PCB板貼裝，而且具有“已知優(yōu)良芯片（KGD，Known?Good?Die）”的特性。

結(jié)論

WLCSP不僅是實(shí)現(xiàn)高密度、高性能封裝和SiP的重要技術(shù)，同時(shí)也將在器件嵌入PCB技術(shù)中起關(guān)鍵作用。盡管引線鍵合技術(shù)非常靈活和成熟，但是WLCSP技術(shù)的多層電路、精細(xì)線路圖形、以及能與引線鍵合結(jié)合的特點(diǎn)，表明它將具有更廣泛的應(yīng)用和新的機(jī)遇。