封装是半导体制造过程的关键阶段,可以保护芯片免受机械和化学损伤,同时,还能够为芯片提供散热和电气传导路径。
先进封装中,对“先进” 定义具有相对性:不同地区、不同时期对先进封装的定义不一样。一般来说,具备Bump、RDL、Wafer 和 TSV 四项基础要素中任意一种即可称为先进封装。
先进封装-倒装焊(flip chip)
芯片键合是在封装基板上安装芯片的工艺方法,芯片连接后,需要能承受封装后产生的物理压力,并能散发芯片工作时产生的热量。倒装芯片技术是在芯片的有源面形成焊料凸块,然后将此面翻转朝下,使凸块与基板上相对应的电极焊点互联。用凸块代替引线键合,电路最短,既能缩小封装尺寸,又能增加引脚数量,实现高密度封装,同时又具有良好的散热性和可靠性。在电子产品向轻、薄、短、小等功能多样方向发展的背景下,有着广阔的运用前景。
先进封装-晶圆级封装(WLP)
与传统封装在裸片切割分片后进行不同,晶圆级封装在晶圆上进行整体封装,封装完成后再进行切割分片。通过晶圆级金属重新布线(RDL)和凸点(Bump)改变原设计的芯片I/O引脚位置,根据重新分布的凸点位置不同,可分为扇入型(Fanin)和扇出型(Fan-out)两种,扇入型是指RDL Bump位于芯片本体之上,扇出型则是指RDL Bump位于芯片外的Molding之上。扇入型WLP 封装的封装尺寸与芯片尺寸相同,而扇出型WLP 则具有比芯片更大的封装尺寸。由于整个晶圆能够实现一次全部封装,晶圆级封装能够有效提升封装效率,并降低工艺成本。
先进封装-台积电 InFO 技术
InFO 技术是台积电于 2016 年推出的一种扇出型封装技术。InFO 技术是将芯片直接放置在基板上,通过RDL实现芯片和基板的互连,无需使用引线键合,RDL 在晶圆表面形成,可以允许更多的 I/O 连接,实现更紧凑和高效的设计。
先进封装- SoIC
集成片上系统(System-on-Integrated-Chips)也称为TSMC-SoIC,是台积电最新的先进封装技术,包含CoW(Chipon-wafer)和WoW(Wafer-on-wafer)两种。SoIC将同质和异质芯粒集成到单个类似SoC的芯片中,该技术最鲜明的特点是没有凸点(no-Bump)的键合结构,因此具有更高的集成密度和更佳的性能,并且支持异构集成,因此具有更高的灵活性。
先进封装处于晶圆制造与封测制程中的交叉区域
目前,带有倒装芯片(FC)结构的封装、晶圆级封装(WLP)、系统级封装(SiP)、2.5D 封装、3D 封装等均被认为属于先进封装范畴,需要大量使用 RDL、Bumping、TSV 等工艺技术。