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晶圆是重要元件，其实晶圆的原材料很简单，在现实生活中随处可见，也就是硅。 一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介 $ Q# j7 q3 M" | u) d+ y
晶圆级封装(WLP，Wafer Level Package) 的一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割(singulation)制成单颗组件。而重新分配(redistribution)与凸块(bumping)技术为其I/O绕线的一般选择。WLP封装具有较小封装尺寸(CSP)与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性IC的封装应用(轻薄短小)。 0 I7 c! \# u/ e; x2 R5 W
晶圆级封装(WLP)简介
: o6 i, p* b, b8 h常见的WLP封装绕线方式如下：1. Redistribution (Thin film), 2. Encapsulated Glass substrate, 3. Gold stud/Copper post, 4. Flex Tape等。此外，传统的WLP封装多采用Fan-in 型态，但是伴随IC信号输出pin数目增加，对ball pitch的要求趋于严格，加上部分组件对于封装后尺寸以及信号输出脚位位置的调整需求，因此变化衍生出Fan-out 与Fan-in + Fan-out 等各式新型WLP封装型态，其制程概念甚至跳脱传统WLP封装。
& U2 X9 ~! L, V8 z2 o( N# f0 j0 N二、WLP的主要应用领域
1 D$ a1 m! C0 C* x; J整体而言，WLP的主要应用范围为Analog IC(累比IC)、PA/RF(手机放大器与前端模块)与CIS(CMOS Image Sensor)等各式半导体产品，其需求主要来自于可携式产品(iPod, iPhone)对轻薄短小的特性需求，而部分NOR Flash/SRAM也采用WLP封装。此外，基于电气性能考虑，DDR III考虑采用WLP或FC封装，惟目前JEDEC仍未制定最终规格(注：至目前为止， Hynix, Samsung与 Elpida已发表DDR III产品仍采FBGA封装)，至于SiP应用则属于长期发展目标。此外，采用塑料封装型态(如PBGA)因其molding compound 会对MEMS组件的可动部份与光学传感器(optical sensors)造成损害，因此MEMS组件也多采用WLP封装。而随着Nintendo Wii与APPLE iPhone与iPod Touch等新兴消费电子产品采用加速传感器与陀螺仪等MEMS组件的加温，成为WLP封装的成长动能来源。 9 x) g# j) g$ X2 P3 ^3 Q
WLP的主要应用领域
9 Q- ]" X7 P$ W G) k4 ~ y ^5 |各种封装型态的比较
" ~& w& ?! p/ Y: J( j r9 {% D三、WLP的优点与挑战 7 B! x$ F* R. {+ W# O5 m; F! {
1.组件缩小化 # k; y, }& {' @$ [( C$ ^1 q
伴随制程微缩的组件缩小化(footprint change)，对WL-CSP的设计造成挑战，特别是Fan-in型态的WL-CSP的Ball diameter与ball pitch的技术难度提升，甚至造成封装良率的提升瓶颈，进而导致成本上升，此议题必须妥善因应，否则WLP的应用将局限于小尺寸与低脚数组件，市场规模也将受限。 2 t- s* K7 e+ T1 m
2.价格
9 ]* g V. x- L8 Q5 ?" ^6 d1 r/ tWLP必须与传统封装如TSOP接近甚至更低，而其设计架构、使用材料与制造流程将对最终生产良率扮演最重要的价格因素，更是WLP封测厂商能否成功的关键要素。
+ e$ H0 ^, M" M3.可靠度 5 O' ? Z" o* } J% ]
晶粒与基板之间的thermal mismatch随尺次越大越加严重，其所造成的solder ball fatigue(锡铅球热疲劳)导致WLP 输出脚数多局限于输出脚数小于60的产品，而随着半导体组件输出信号脚数的增加，加强bumping 连结强度的重要性日趋提高。
) [8 ^' V0 C; I M% p+ F4.测试方法(Wafer level testing and burn-in) % ]% o3 r2 g/ d) X) T( }
KGD(Known Good Die)的价格必须与TSOP相近，而WLP对于高密度接触点与接触点共平面性/压力的要求相当严格，成本不易压低。而WLP相关治具套件的开发与规模经济成为WLP cost-down以及市场成长的重要关键，毕竟最终价格效能(C/P ratio)还是封装型态选择的关键要素。
* [% o9 p' K% F Y/ ?3 LWL-CSP的优点
) ^) F5 {- S$ ~. g0 [4 h1 X最后，小编对晶圆的性能参数予以简单介绍。硅晶圆和硅太阳能电池分别是半导体材料和半导体器件的典型代表。半导体特性参数衡量和表征材料及其器件的性能。由于载流子是半导体材料及器件的功能载体，载流子移动形成电流及电场，同时载流子具有发光、热辐射等特性，因此载流子参数是表征半导体材料及器件载流子输运特性的基础，即载流子参数是硅晶圆和硅太阳能电池特性参数的重要组成部分。当硅晶圆经过加工、制造形成硅太阳能电池后，由于 pn 结和费米能级的差异，导致载流子分离形成电压，进而有饱和电流、填充因子和光电转化效率等电性能参数直观反映并影响太阳能电池伏安特性。综上分析，硅晶圆的主要特性参数包括载流子参数。
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发表于 2021-2-9 14:26
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