先进封装是指处于当时最前沿的封装形式和技术。目前,带有倒装芯片(Flip Chip, FC)结构的封装、圆片级封装 ( Water Level Packege, WLP)、2.5D封装、3D封装等被认为属于先进封装的范畴。
带有倒装芯片结构的封装是先在芯片上制作金属凸点,然后将芯片面朝下利用焊料直接与基板互连,通常会使用底部填充(Under Fill)树脂对热应力进行再分布来提高可靠性。其优点是封装面积减小,引线互连长度缩短,I / O端口数量增加。
WLP 是直接以晶片为加工对象,同时对晶片上的众多芯片进行封装及测试,最后切割成单颗产品,可以直接贴装到基板或 PCB 上,其中主要工艺为再布线(Redistribution Layer, RDL)技术,包括溅射、光刻、电镀等工序。WLP 的优点是封装产品轻薄短小,信号传输路径更短,在生产方面可大大提高加工效率,降低成本。根据结构的不同,WLP 可分为扇入型(Fan一in)和扇出型(Fan-out)两种。其中,产品尺寸和芯片尺寸在二维平面上一样大的称为扇入型,产品尺寸比芯片尺寸在二维平面上大的称为扇出型。
2.5D 封装是在2D封装结构的基础上,在芯片和封装载体之间加入了一个硅中介转接层,该中介转接层上利用硅通孔 (Through Silicon Via, TSV)连接其上、下表面的金属,多采用倒装芯片组装工艺。由于采用了中介转接层,其表面金属层的布线可以使用与芯片表面布线相同的工艺,使产品在容量及性能上比2D结构得到巨大提升。
3D结构是将芯片与芯片直按堆叠,可采用引线键合、倒装芯片或二者混合的组装工艺,也可采用硅通孔技术进行互连。3D结构进一步缩小了产品尺寸,提高了产品容量和性能。目前,散热较差、成本较高是制约 TSV 技术发展的主要因素。
先进封装被广泛应用于计算机、通信、消费类电子、医疗、航天等领域,推动着封装技术及整个电子行业向前发展。目前,倒装芯片、2.5D封装、3D封装主要用于存储器、中央处理器(CPU)、图像处理器(CPU)等;WLP 主要应用于功率放大器、无线连接器件、射频收发器等。
近几年热门的先进封装技术为扇出型(Fan-out)封装技术,主要有晶片级扇出 ( Wafer Level Fan-out)技术和大板级扇出 (Panel Level Fan-out)技术。该技术又可以衍生出扇出层叠封装(Fan-out Package on Package) 等封装技术。扇出结构可以大幅增加I/O 端口数量,而利用晶片级或大板级工艺则可以提高生产效率,进一步降低生产成本,因此这是未来的发展趋势。
审核编辑 :李倩
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