WCSP 在克服各種挑戰(zhàn)的同時(shí)不斷發(fā)展

圖 3 WCSP 的未來發(fā)展趨勢是堆疊封裝配置結(jié)構(gòu)，其包括 WCSP與 TSV、無源組件、MEMS 和 IC 的組合。

圖 3 描述了堆疊 WCSP 封裝概念。底部 TSV 晶圓可以是一個(gè)有源 WCSP 器件（一個(gè)中介層）或者是一個(gè)集成無源中介層，而頂部則可以為一個(gè) IC、MEMS 器件、分立無源器件或者另一個(gè)此類器件。

由于這種堆疊 WCSP 封裝組裝的配置結(jié)構(gòu)和方法有很多種，因此在選擇產(chǎn)品集成流程或路徑以前，需要仔細(xì)考慮集成方案、可靠性問題、商業(yè)模式（供應(yīng)鏈）和成本。就 TSV 制造來說，較普遍的流程是“中間過孔”工藝（BEOL 層中晶圓變薄以前形成的過孔），然后是“后過孔”工藝（完成包括變薄等 WCSP 晶圓處理以后形成的過孔）。

后過孔工藝成本較低，因?yàn)?TSV 和后端 RDL 同時(shí)生產(chǎn)。要求細(xì)間距和更小過孔直徑時(shí)，中間過孔工藝具有優(yōu)勢；這些要求的目的是獲得高性能，以及實(shí)現(xiàn)芯片尺寸符合要求。隨后，堆疊組件的組裝涉及使用引線接合、SMT 或者倒裝片工藝的連接，之后是二次成型步驟（如果需要）。另外一種可能性是，最終封裝僅為一種獨(dú)立 TSV-WCSP，各種組件堆疊在其上面，同 POP（堆疊式封裝）類似，也可以簡單地將其嵌入到基板或 PCB 層壓板中。

堆疊 WCSP 制造流程的重點(diǎn)開發(fā)領(lǐng)域之一是 TSV 蝕刻及電鍍步驟（部分或者全部填充）、組件堆疊互連及組裝方法（取決于散熱預(yù)算）、二次成型材料的選擇（可產(chǎn)生最小晶圓級(jí)和封裝級(jí)扭曲變形）、兼容二氧化物沉淀和堆疊組件組裝工藝的載體晶圓粘合劑的選擇以及薄未模塑或模塑晶圓或者薄裸片的承載和出貨。

WCSP 的小體積和高可實(shí)現(xiàn)引腳數(shù)將帶來許多新的應(yīng)用機(jī)遇。

所有這些都要求追加資金實(shí)現(xiàn)載體晶圓支持系統(tǒng)，用于接合/剝落器件晶圓或堆疊晶圓配件、芯片到晶圓 (C2W) 抓放或倒裝片接合機(jī)、晶圓級(jí)模機(jī)、后端光刻以及氧化物沉積工具等。

正如任何新的封裝技術(shù)一樣，都會(huì)面臨巨大的可靠性和可制造性挑戰(zhàn)。在 WCSP 封裝中使用倒裝片底層填充和模具復(fù)合材料后，封裝濕度敏感水平 (MSL) 級(jí)別不再是 MSL1。中間過程步驟期間和最終封裝級(jí)的扭曲控制，對避免出現(xiàn) SMT 問題至關(guān)重要。

TSV 裸片本身的強(qiáng)度較低，其會(huì)轉(zhuǎn)化成裸片開裂或者電介質(zhì)開裂和脫層問題。其他一些潛在的可靠性問題還包括 TSV 氧化物襯墊開裂、CTE 錯(cuò)位帶來的空隙、微凸塊或互連可靠性以及 RDL 層脫層或線跡開裂等。
結(jié)論

對于那些尋求更低成本和更短產(chǎn)品上市時(shí)間的一些客戶來說，WCSP 具有明顯的優(yōu)勢，但卻并非沒有挑戰(zhàn)。隨著時(shí)間的推移，WCSP 將會(huì)不斷發(fā)展，對它的需求也會(huì)不斷增加。我們今天面臨的挑戰(zhàn)正逐一得到克服，為新一代封裝鋪平了道路——包括集成技術(shù)和 3D 結(jié)構(gòu)，它們將會(huì)為半導(dǎo)體產(chǎn)品增加更多的功能。