نظرة عامة شاملة على التعبئة والتغليف على مستوى الوافر: التكنولوجيا والتكامل والتطوير واللاعبين الرئيسيين

لمحة عامة عن التعبئة على مستوى الوافر (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 chipsفي تصاميمها المبكرة ، تطلب WLP صراحة أن تكون جميع اتصالات الإدخال / الإخراج (I / O) محصورة بالكامل ضمن الحدود الفيزيائية للقالب الواحد (تكوين المروحة) ،تحقيق بنية حزمة حقيقية على نطاق رقاقة (CSP)هذه المعالجة التسلسلية للوافير الكاملة تشكل أساس WLP المروحة.

من منظور تكامل النظام ، تقع القيود الرئيسية لهذه الهندسة المعمارية في:

1. استيعاب العدد المطلوب من اتصالات الإدخال والإخراج داخل المساحة المحدودة تحت القوالب.
2. ضمان التوافق مع التصاميم اللاحقة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

مدفوعاً بالطلب المستمر على التصغير، وارتفاع تواتر التشغيل، وخفض التكاليف، ظهرت WLP كبديل قابل للحياة عندما تتم حلول التعبئة والتغليف التقليدية (مثللا تلبي هذه المتطلبات الصارمة.

التطور إلى WLP
 

تم توسيع مشهد WLP لتشمل حلول التعبئة والتغليف المبتكرة التي تتحدى قيود الهياكل القياسية للمروحة في تصنيفها الآن باسم WLP المروحة (FO-WLP). تتضمن العملية الأساسية:

1. التضمين:يتم وضع القوالب المنفصلة في بوليمر أو مواد الركيزة الأخرى مع عامل شكل رقاقة قياسية ، مما يخلق رقاقة معاد تهيئتها.
2. توسيع RDL:الخليط الاصطناعي يخضع لعمليات تعبئة متطابقة مع الخليط التقليدي. تم تصميم المسافة بين الطلاءات للحفاظ على مناطق الركيزة المحيطية،تمكين طبقات إعادة توزيع المروحة (RDLs) التي تمدد الاتصالات المتبادلة الكهربائية إلى ما وراء البصمة الأصلية للقالب.

هذا الاختراق يسمح للمطابقات المصغرة بالحفاظ على التوافق مع المواقع القياسية WLP ball-grid-array (BGA) دون توسيع مادي.تطبيق WLP الآن يمتد إلى ما وراء رقائق السيليكون الأحادية لتشمل الركائز الهجينة على مستوى الرقائق، تصنف بشكل جماعي تحت WLP.

مع إدخال القنوات السيليكونية (TSVs) ، والأجهزة السلبية المتكاملة (IPDs) ، وتقنيات الشريحة الأولى / الشريحة الأخيرة ، وتغليف MEMS / المستشعر ، والتكامل غير المتجانس بين المعالج والذاكرة,كما هو موضح في الشكل 1 ، يمتد الطيف:

• حزم رقائق منخفضة الإدخال والخروج (WLCSP)
• حلول عالية الكثافة عالية، عالية التعقيد

هذه التطورات قد فتحت أبعاد جديدة في التغليف على مستوى الوافر.

الشكل 1 التكامل غير المتجانس باستخدام WLP

I. التعبئة على مستوى الشريحة (WLCSP)
 

ظهرت WLCSP في حوالي عام 2000 ، تقتصر في المقام الأول على التعبئة والإغلاق. نظرًا لتصميمها المتأصل ، تقدم WLCSP قدرات تكامل متعددة المكونات المقيدة.الشكل 2 يوضح بنية WLCSP الأساسية ذات الغسيل الواحد.

الشكل 2 الوضع الأساسي الوحيد

السياق التاريخي

قبل WLCSP ، كانت معظم عمليات التعبئة والتغليف (على سبيل المثال ، طحن ، حفر ، ربط الأسلاك) ميكانيكية وتتم بعد الحفر (الشكل 3).

الشكل 3 تدفق عملية التعبئة والتغليف التقليدية

تطورت WLCSP بشكل طبيعي من صدمة الوافر - وهي ممارسة كانت شركة IBM رائدة منذ الستينيات. يكمن التمييز الرئيسي في استخدام كرات لحام أكبر مقارنة بالصدمة التقليدية.على عكس التعبئة التقليدية، يتم تنفيذ جميع عمليات WLCSP تقريبًا بالتوازي على الشريحة الكاملة (الشكل 4).

الشكل 4 حركة العملية في حزمة نطاق الشريحة على مستوى الوافر (WLCSP)

التقدم والتحديات

1. التصغيريوفر نهج WLCSP® المباشر-die-as-package أصغر عامل شكل قابل للتطبيق تجارياً ، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة المدمجة.
2. إدماج RDL:اعتمدت الإصدارات المبكرة فقط على المعدن تحت الخرق (UBM) وكرة اللحام. أدت التعقيدات المتزايدة إلى ضرورة طبقات إعادة التوزيع (RDLs) لفصل وضع الكرة من وسائد الرابطة ،زيادة التعقيد الهيكلي.
3. الاندماج غير المتجانس:أتاحت الابتكارات "مثل البوسوم" التراكمية فليب-شيب النحاس الثانوي الرقيق المرتبط تحت النحاس الأساسي، وضبط بدقة داخل فجوات كرة اللحام (الشكل 5).

الشكل 5 WLCSP، يتم تثبيت القالب الثاني على الجانب السفلي

الاندماج الثلاثي الأبعاد عبر TSVs

أدى ظهور الشبكات السيليكونية الشفافة (TSVs) إلى تسهيل الاتصالات ذات الجانبين في WLCSPs. في حين أن تكامل TSV يستخدم نهج "via-first" و "via-last" ، فإن WLCSP يتبنى منهجية "via-last".هذا يسمح:

• تركيب الجانب العلوي من المسامير الثانوية (على سبيل المثال ، المسامير المنطقية / التناظرية على MEMS ، أو العكس) (الشكل 6).

الشكل 6 WLCSP من خلال السيليكون Vias التثبيت من جانبين

• استبدال عبوات الشريحة على متن الطائرة (COB) في أجهزة استشعار الصور CMOS للسيارات (على سبيل المثال ، عبوات BSI بسعة 5.82mm × 5.22mm ، 850μm مع TSVs 3: 1 ، محتوى السيليكون 99.27٪) (الشكل 7).

الشكل 7 (أ) منظر ثلاثي الأبعاد لهيكل CIS-WLCSP؛ (ب) قطع عرضي CIS-WLCSP.

الموثوقية وديناميكيات الصناعة

مع تقلص عقد العملية وتزايد أبعاد WLCSP ، تتزايد تحديات الموثوقية والتفاعل بين الشريحة والحزمة (CPI) التي تمتد إلى التصنيع والتعامل وتجميع PCB.

• حماية ستة جوانب (6S): حلول مثل المروحة في M-Series (المرخصة من Deca Technologies) تعالج احتياجات حماية الجدران الجانبية.

• سلسلة التوريد: تهيمن عليها OSATs (ASE / SPIL ، Amkor ، JCET) ، مع صناعات الصهارة (TSMC ، Samsung) و IDMs (TI ، NXP ، STMicroelectronics) تلعب أدوار محورية.

كشركة متخصصة في حلول التعبئة والتغليفتقدم ZMSH تقنيات WLP المتقدمة بما في ذلك تكوينات المروحة الداخلية والخارجية لتلبية الطلبات المتزايدة لتطبيقات أشباه الموصلاتنحن نقدم خدمات متكاملة من التصميم إلى الإنتاج الضخم، مع الخبرة في الاتصالات المتبادلة عالية الكثافة والتكامل غير المتكافئ لأجهزة MEMS والمستشعرات وأجهزة IoT.حلولنا تعالج التحديات الرئيسية للصناعة في التصغير وتحسين الأداء، مساعدة العملاء على تسريع دورات تطوير المنتجات. مع خبرة واسعة في الاصطدام، تشكيل RDL والاختبار النهائي، ونحن نقدم موثوقة،حلول تغليف فعالة من حيث التكلفة مصممة لمتطلبات التطبيق المحددة.