晶圆级封装是什么意思？

一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介 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


一、晶圆级封装(Wafer Level Packaging)简介
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)。
晶圆级封装(WLP)简介

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，目前德商英飞凌与台商育霈均已经发展相关技术。
二、WLP的主要应用领域
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。
WLP的主要应用领域
 
资料来源:SamsungElectronics(2004/09),IBTResearch整理
各种封装型态的比较
 
资料来源: Infineon(2006), IBT Research 整理
三、WLP的优点与挑战
仅就以下四点讨论WLP发展的挑战，至于优点请参考下图。
1.组件缩小化
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.价格
WLP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。
3.可靠度
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。
4.测试方法(Wafer level testing and burn-in)
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。
WL-CSP的优点