一、晶圓級(jí)封裝的技術(shù)特點(diǎn)

晶圓級(jí)封裝（Wafer Level Packaging，簡稱WLP）是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它具有若干獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使其在集成電路行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。

1.尺寸緊湊

晶圓級(jí)封裝的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其尺寸緊湊。由于在封裝過程中不需要額外的引線、鍵合和塑料工藝，封裝尺寸幾乎等于芯片尺寸，這相比于傳統(tǒng)的封裝技術(shù)，極大地減少了封裝體積。

2.高傳輸速度

相較于傳統(tǒng)的金屬引線產(chǎn)品，晶圓級(jí)封裝通常具有較短的連接線路。在高頻環(huán)境下，這種封裝技術(shù)表現(xiàn)出色，因?yàn)槠涓邆鬏斔俣瓤梢詽M足高效能應(yīng)用的要求。

3.高密度連接

WLP技術(shù)支持高密度連接，因?yàn)樗试S芯片和電路板之間的連接不僅限于芯片四周。這種設(shè)計(jì)提高了單位面積的連接密度，從而實(shí)現(xiàn)了更高的集成度。

4.生產(chǎn)周期短

晶圓級(jí)封裝從芯片制造到封裝再到成品的過程中的中間環(huán)節(jié)大大減少，這使得生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)周期顯著縮短。

5.工藝成本低

WLP技術(shù)是在硅片層面上完成封裝測(cè)試的，這種批量化的生產(chǎn)方式有助于實(shí)現(xiàn)成本最小化。此外，WLP可以充分利用晶圓制造設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)施，從而降低了整體的工藝成本。

6.可靠性高

通過精確控制工藝參數(shù)，晶圓級(jí)封裝可以提高封裝連接的可靠性和穩(wěn)定性。這種技術(shù)的特點(diǎn)使得它在高溫、高振動(dòng)等惡劣環(huán)境中也能保持良好的性能。

7.熱散效性好

有效的散熱設(shè)計(jì)是提高集成電路可靠性和性能的關(guān)鍵因素。晶圓級(jí)封裝通過合理的散熱設(shè)計(jì)，可以降低溫度、減少焊接應(yīng)力并提高設(shè)備壽命.

二、晶圓級(jí)封裝的工藝流程

晶圓級(jí)封裝（WLP）是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它將芯片的封裝與芯片制造過程相結(jié)合，提高了生產(chǎn)效率和降低了成本。以下是晶圓級(jí)封裝的工藝流程的一些關(guān)鍵步驟：

1.材料準(zhǔn)備

首先，需要準(zhǔn)備好用于晶圓級(jí)封裝的相關(guān)材料，如底部基板、球柵陣列（BGA）、波士頓背面圖案（WLCSP）等1。

2.焊膏印刷

在底部基板上涂刷適量的焊膏，并通過印刷機(jī)器實(shí)現(xiàn)均勻分布。這一步驟決定了最終焊接的質(zhì)量1。

3.IC貼裝

將裸露的芯片粘合到底部基板上，通常采用自動(dòng)貼裝機(jī)器將芯片精確地放置在指定位置上1。

4.回流焊接

通過回流爐對(duì)已貼裝的芯片進(jìn)行焊接，使得芯片與基板上的焊膏相互粘結(jié)，形成穩(wěn)定的連接1。

5.后續(xù)工藝處理

根據(jù)需求，在芯片封裝之后可能還需進(jìn)行陶瓷球刻印、測(cè)試等處理步驟1。

6.設(shè)計(jì)階段的考慮因素

在設(shè)計(jì)階段，需要考慮以下因素以確保成功實(shí)施晶圓級(jí)封裝工藝：

·         確定封裝方式：根據(jù)應(yīng)用和需求，選擇合適的晶圓級(jí)封裝方式。常見的封裝方式有裸芯、BGA（球柵陣列）和CSP（芯片級(jí)系統(tǒng)）等。

·         電路設(shè)計(jì)與布局：在電路設(shè)計(jì)時(shí)，考慮IC與其他組件之間的連接方式和布局，確保信號(hào)傳輸可靠性和最小功耗。

·         引腳排布和信號(hào)引出：對(duì)于高密度封裝，應(yīng)充分利用底面空間，并合理規(guī)劃引腳排布；對(duì)于信號(hào)引出方面，需要注重信號(hào)完整性、抗干擾能力和電磁兼容性。

·         散熱設(shè)計(jì)：有效散熱是提高集成電路可靠性和性能的關(guān)鍵因素。通過合理的散熱設(shè)計(jì)，可以降低溫度、減少焊接應(yīng)力并提高設(shè)備壽命3。

7.加工階段的要點(diǎn)和技術(shù)要求

在加工階段需要注意以下關(guān)鍵要點(diǎn)以確保成功實(shí)施晶圓級(jí)封裝工藝：

·         芯片固定和連接：采用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑將芯片固定在基底上，并使用可靠的金線/焊錫球等連接方法完成芯片與基底之間的電氣聯(lián)系。

·         封裝材料選擇：選擇適合封裝方式和工藝要求的材料，如黏合劑、導(dǎo)熱膠等。這些材料應(yīng)具備良好的耐熱性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性。

·         控制溫度和濕度：加工過程中，需控制環(huán)境溫度和濕度，以保持穩(wěn)定的工藝條件，避免因環(huán)境因素引起的質(zhì)量問題3。

8.測(cè)試與質(zhì)量管控要點(diǎn)

測(cè)試與質(zhì)量管控是確保晶圓級(jí)封裝最終產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵階段。以下是需要注意的要點(diǎn)：

·         可靠性測(cè)試：通過各類可靠性測(cè)試（例如高溫老化、振動(dòng)測(cè)試等）來評(píng)估封裝產(chǎn)品在長期使用情況下的可靠性。

·         尺寸與外觀檢查：對(duì)成品封裝產(chǎn)品進(jìn)行尺寸測(cè)量和外觀檢查，以驗(yàn)證其是否符合規(guī)定的尺寸限制和表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

·         質(zhì)量管控記錄：建立完善的質(zhì)量管控體系，并記錄關(guān)鍵過程參數(shù)3。

9.常見問題及解決方法

在實(shí)施晶圓級(jí)封裝工藝過程中，可能會(huì)遇到一些問題，如焊接不良、封裝失效、溫度問題和膠合問題等。這些問題可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)、修復(fù)或更換損壞的設(shè)備、加強(qiáng)清潔環(huán)境控制等方式來解決1。

三、晶圓級(jí)先進(jìn)封裝芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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