Une vue d'ensemble complète des emballages à niveau de gaufre (WLP): technologie, intégration, développement et acteurs clés

Enveloppe à niveau de plaquette (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 chipsDans ses premières conceptions, le WLP exigeait explicitement que toutes les connexions d'entrée/sortie (I/S) soient entièrement confinées dans les limites physiques d'une seule matrice (configuration ventilateur),réalisation d'une véritable structure de paquetage à l'échelle des puces (CSP)Ce traitement séquentiel de la plaque complète constitue le fondement de la WLP à ventilateur.

D'un point de vue d'intégration des systèmes, les principales contraintes de cette architecture sont les suivantes:

1. Accueillir le nombre requis de connexions d'E/S dans l'espace limité sous la matrice.
2. Assurer la compatibilité avec les conceptions ultérieures de circuits imprimés (PCB).

En raison de la demande incessante de miniaturisation, de fréquences de fonctionnement plus élevées et de réduction des coûts, le WLP est devenu une alternative viable lorsque les solutions d'emballage traditionnelles (par exemple,les connexions entre câbles ou interconnexions à flip-chip) ne répondent pas à ces exigences strictes.

Évolution vers la PNL à l'extérieur
 

Le paysage de la PNL s'est élargi pour inclure des solutions d'emballage innovantes qui défient les limites des structures de ventilation standard – maintenant classées comme PNL ventilation extérieure (FO-PNL).

1. L'intégration de la matrice:Les matrices singulées sont placées dans un polymère ou un autre matériau de substrat avec un facteur de forme de gaufre standard, créant ainsi une gaufre reconstituée.
2. L'expansion de la RDL:La plaque artificielle est soumise à des procédés d'emballage identiques à ceux des plaques classiques.permettant des couches de redistribution de ventilation (RDL) qui étendent les interconnexions électriques au-delà de l'empreinte de matériau d'origine.

Cette percée permet aux matrices miniaturisées de maintenir la compatibilité avec les emplacements standard WLP ball-grid-array (BGA) sans agrandissement physique.L'applicabilité de la WLP s'étend désormais au-delà des plaquettes de silicium monolithiques pour inclure des substrats hybrides au niveau des plaquettes, classés collectivement sous la PNL.

Avec l'introduction des voies à travers le silicium (TSV), des dispositifs passifs intégrés (IPD), des techniques de ventilation à la première/dernière puce, du packaging MEMS/capteur et de l'intégration hétérogène processeur-mémoire,Comme l'illustre la figure 1, le spectre couvre:

• Des paquets à échelle de puce à faible E/S au niveau des plaquettes (WLCSP)
• Des solutions de ventilation à haute densité d'entrée/sortie et à haute complexité

Ces avancées ont ouvert de nouvelles dimensions à l'emballage à wafer.

Graphique 1 Intégration hétérogène en utilisant la WLP

I. Emballages à l'échelle des plaquettes à l'échelle des puces (WLCSP)
 

Le WLCSP est apparu vers 2000, principalement limité à l'emballage à matrices simples.La figure 2 représente une structure WLCSP à matrices simples de base.

Figure 2 Mode unique de base

Le contexte historique

Avant le WLCSP, la plupart des procédés d'emballage (par exemple, broyage, découpage, reliure de fil) étaient mécaniques et effectués après découpage (figure 3).

Figure 3 Flux des processus d'emballage traditionnel

Le WLCSP a évolué naturellement à partir de la pratique de l'impact sur les plaquettes lancée par IBM dans les années 1960.Contrairement aux emballages classiques, presque tous les processus WLCSP sont exécutés en parallèle sur la plaque complète (figure 4).

Figure 4 Flux de procédé de l'échelle de puce à niveau de plaquette (WLCSP)

Des progrès et des défis

1. Miniaturisation:L'approche WLCSP® de la mise en forme directe produit le plus petit facteur de forme commercialement viable, largement adopté dans les appareils mobiles compacts.
2. Intégration RDL:Les premières versions reposaient uniquement sur la métallisation sous-bump (UBM) et les boules de soudure.augmentation de la complexité structurelle.
3. Intégration hétérogène:Des innovations ont permis l'empilement "à la posse" d'une matrice secondaire mince en flip-chip collée sous la matrice primaire, fixée avec précision dans les espaces entre les boules de soudure (figure 5).

Figure 5 WLCSP, le deuxième moule est installé sur le côté inférieur

Intégration 3D via les TSV

L'avènement des voies à travers le silicium (TSV) a facilité les connexions double face dans les WLCSP. Alors que l'intégration de TSV utilise des approches "via-first" et "via-last", le WLCSP adopte une méthodologie "via-last".Cela permet:

• Montage du côté supérieur des matrices secondaires (p. ex. matrices logiques/analogiques sur MEMS, ou vice versa) (figure 6).

Figure 6 Montage à double face à travers des voies en silicium WLCSP

• Remplacement de l'emballage à puce intégrée (COB) dans les capteurs d'image CMOS automobiles (par exemple, emballages BSI de 5,82 mm × 5,22 mm, 850 μm d'épaisseur avec TSV à rapport d'aspect 3: 1, teneur en silicium de 99,27%) (figure 7).

Figure 7 (a) Vue en trois dimensions de la structure CIS-WLCSP; (b) Section transversale du CIS-WLCSP.

Fiabilité et dynamique de l'industrie

Au fur et à mesure que les nœuds de processus se rétrécissent et que les dimensions du WLCSP augmentent, les défis liés à la fiabilité et à l'interaction puce-emballage (CPI) s'intensifient dans la fabrication, la manutention et l'assemblage de PCB.

• Protection à six côtés (6S): Des solutions telles que le ventilateur M-Series (licencé par Deca Technologies) répondent aux besoins de protection des parois latérales.

• Chaîne d'approvisionnement: dominée par les OSAT (ASE/SPIL, Amkor, JCET), les fonderies (TSMC, Samsung) et les IDM (TI, NXP, STMicroelectronics) jouant un rôle essentiel.

En tant que fournisseur spécialisé de solutions d'emballage à niveau de gaufre,ZMSH offre des technologies WLP avancées, y compris des configurations de ventilation et de ventilation, pour répondre aux demandes croissantes des applications de semi-conducteursNous fournissons des services de bout en bout, de la conception à la production en série, avec une expertise en interconnexions à haute densité et une intégration hétérogène pour les MEMS, les capteurs et les appareils IoT.Nos solutions répondent aux principaux défis de l'industrie en matière de miniaturisation et d'optimisation des performancesGrâce à notre vaste expérience dans le collisionnement, la formation de RDL et les tests finaux, nous offrons des produits fiables,solutions d'emballage rentables adaptées aux besoins spécifiques de l'application.