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5面/6面模塑晶圓級芯片尺寸封裝

5面/6面模塑晶圓級芯片尺寸封裝（WLCSP）技術(shù)雖成本較高，但受到的行業(yè)關(guān)注度持續(xù)提升，核心原因在于傳統(tǒng)WLCSP存在多方面性能短板：其一，傳統(tǒng)WLCSP正面介質(zhì)層易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，尤其在14nm以下先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)中，采用脆性聚酰亞胺材料時，這一問題更為突出；其二，在機(jī)械切割過程中，WLCSP背面易產(chǎn)生崩片（chipping）與側(cè)壁開裂（sidewall cracking）等損傷；其三，WLCSP在夾持、表面貼裝技術(shù)（SMT）的拾取與放置環(huán)節(jié)，易發(fā)生物理損傷；其四，汽車電子領(lǐng)域中，引擎罩內(nèi)常需承受高低溫環(huán)境，且無鉛化發(fā)展趨勢，對先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）等新型功能產(chǎn)品的焊點(diǎn)可靠性提出了更高要求。

2011年，星科金朋（Statschippac）研發(fā)的5面模塑WLCSP技術(shù)獲得專利授權(quán)并公開（專利號US84560027），該技術(shù)被命名為eWLCSP（encapsulated WLCSP，包封式WLCSP），具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其核心特征是芯片的背面與側(cè)壁均通過模塑工藝實(shí)現(xiàn)保護(hù)，這一設(shè)計思路與嵌入式晶圓級球柵陣列（eWLB，embedded wafer-level ball grid array）及面朝下先上晶的扇出型晶圓級封裝方式具有較高的相似性。

2015年，聯(lián)合科技（UTAC）發(fā)表相關(guān)研究論文，提出了6面保護(hù)的WLCSP技術(shù)方案，其核心是通過模塑工藝對WLCSP正面及側(cè)壁進(jìn)行保護(hù)，背面則采用層壓膠帶（薄膜）等傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)防護(hù)。2016年，矽品科技（SPI）發(fā)布類似研究成果，聚焦于5面保護(hù)（四周側(cè)壁與芯片正面）的WLCSP技術(shù)，將其命名為mWLCSP（molded WLCSP，模塑WLCSP），同時提出通過在芯片背面層壓環(huán)氧膠膜的方式，進(jìn)一步提升芯片防護(hù)性能。

自2018年起，華天科技陸續(xù)發(fā)表多篇關(guān)于5面及6面模塑WLCSP的研究論文，并成功推出實(shí)際應(yīng)用的6面模塑WLCSP產(chǎn)品。其工藝路線與聯(lián)合科技、矽品科技的技術(shù)方案較為相近，核心差異在于將芯片背面的防護(hù)方式從傳統(tǒng)層壓材料替換為模塑工藝，實(shí)現(xiàn)了更全面的防護(hù)效果。

2020年，聯(lián)發(fā)科（MediaTek）與矽品科技聯(lián)合發(fā)表論文，深入探討了5面與6面模塑WLCSP技術(shù)。該技術(shù)方案與星科金朋的臨時晶圓工藝思路類似，但在具體工藝細(xì)節(jié)上進(jìn)行了優(yōu)化與調(diào)整，形成了具有自身特色的技術(shù)路線。以下將詳細(xì)介紹星科金朋、聯(lián)合科技、矽品科技、華天科技及聯(lián)發(fā)科在5面/6面模塑WLCSP領(lǐng)域的核心技術(shù)方案。

星科金朋的eWLCSP

星科金朋的eWLCSP本質(zhì)上屬于面朝下先上晶的扇出型封裝，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其核心工藝流程如下：首先對晶圓進(jìn)行全面測試，切割后篩選出合格芯片（known good dies, KGD）；隨后將合格芯片轉(zhuǎn)移至臨時晶圓上進(jìn)行重新排布；采用環(huán)氧模塑料（epoxy molding compound, EMC）對重構(gòu)后的晶圓進(jìn)行壓模處理；完成壓模后，對臨時晶圓進(jìn)行解鍵合操作，接著制作再布線層（redistribution layer, RDL）并進(jìn)行植球；最后對重構(gòu)晶圓進(jìn)行切割，得到單顆eWLCSP產(chǎn)品（如圖2所示）。該工藝的核心優(yōu)勢的是，芯片的四邊與背面均被EMC完全包裹保護(hù)，有效提升了芯片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠性。

聯(lián)合科技的WLCSP

聯(lián)合科技的5面模塑WLCSP制備工藝與星科金朋存在顯著差異，其核心特點(diǎn)是無需經(jīng)過劃片、KGD拾取與放置等步驟，直接在原始器件晶圓上制作RDL。RDL制作完成后，依次開展植球、劃片、模塑及研磨工序，最終通過切割晶圓獲得單顆WLCSP產(chǎn)品（如圖3所示）。該工藝簡化了流程步驟，在提升生產(chǎn)效率的同時，也降低了芯片在轉(zhuǎn)移過程中的損傷風(fēng)險。

矽品科技的mWLCSP

矽品科技的5面模塑WLCSP技術(shù)（4面?zhèn)缺?芯片正面）與聯(lián)合科技的工藝方案高度相似，該技術(shù)被命名為mWLCSP（如圖4所示）。除此之外，矽品科技還提出了一種6面保護(hù)的封裝方案，通過在芯片背面層壓環(huán)氧樹脂薄膜的方式，實(shí)現(xiàn)芯片全表面的防護(hù)，進(jìn)一步提升了芯片在復(fù)雜環(huán)境下的可靠性。作為全球第三大封裝測試廠，矽品科技始終聚焦高端封測領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，mWLCSP技術(shù)是其在晶圓級封裝領(lǐng)域的重要突破之一。

華天科技的WLCSP

華天科技的6面模塑WLCSP技術(shù)（4面?zhèn)缺?芯片正反面），與聯(lián)合科技、矽品科技的工藝路線基本一致，具體封裝結(jié)構(gòu)如圖5所示，相應(yīng)工藝流程如圖6所示。該技術(shù)采用ASM激光切割技術(shù)，可將劃片道寬度縮小至60μm，有效提升了晶圓利用率，降低了單位芯片的生產(chǎn)成本，同時通過全模塑防護(hù)，大幅提升了芯片的抗損傷能力與焊點(diǎn)可靠性，適配汽車電子等高端應(yīng)用場景。

矽品科技和聯(lián)發(fā)科的mWLCSP

矽品科技與聯(lián)發(fā)科聯(lián)合研發(fā)的5面及6面模塑mWLCSP，具體結(jié)構(gòu)如圖7所示，其中5面與6面模塑WLCSP的工藝流程分別如圖8、圖9所示。該技術(shù)方案與星科金朋的臨時晶圓工藝思路相近，但在具體工藝細(xì)節(jié)上進(jìn)行了優(yōu)化，適配更多應(yīng)用場景的需求。

對于5面模塑mWLCSP，其核心工藝流程為：首先在器件晶圓上制作RDL層（含金屬層與介質(zhì)層）及凸點(diǎn)下金屬化層（UBM）；隨后將晶圓切割成單顆芯片；將芯片以面朝下的方式拾取并放置在臨時晶圓上，采用EMC進(jìn)行模塑處理；模塑完成后取下臨時晶圓，進(jìn)行植球操作；最后對重構(gòu)晶圓進(jìn)行劃片，獲得單顆5面模塑mWLCSP產(chǎn)品。

對于6面模塑mWLCSP，其工藝流程如下：首先在器件晶圓上制作RDL；隨后將晶圓切割成單顆芯片；將芯片以面朝上的方式拾取并放置在臨時晶圓上，采用EMC進(jìn)行模塑；對EMC進(jìn)行背面磨削，露出芯片的接觸焊盤；依次完成晶圓解鍵合、鈍化層制作、UBM制備及植球操作；對芯片進(jìn)行背面減薄并層壓背面膠膜；最后對重構(gòu)晶圓進(jìn)行切割，得到單顆6面模塑mWLCSP產(chǎn)品。該工藝實(shí)現(xiàn)了芯片全表面的模塑防護(hù)，進(jìn)一步提升了芯片的可靠性與環(huán)境適應(yīng)性，可滿足汽車電子、高端消費(fèi)電子等領(lǐng)域的嚴(yán)苛要求。