扇出型晶圆级封装技术三种工艺详细阐述

扇出型晶圆级封装技术采取在芯片尺寸以外的区域做I/O接点的布线设计，提高I/O接点数量。采用RDL工艺让芯片可以使用的布线区域增加，充分利用到芯片的有效面积，达到降低成本的目的。扇出型封装技术完成芯片锡球连接后，不需要使用封装载板便可直接焊接在印刷线路板上，这样可以缩短信号传输距离，提高电学性能。

扇出型晶圆级封装技术的优势在于能够利用高密度布线制造工艺，形成功率损耗更低、功能性更强的芯片封装结构，让系统级封装（System in a Package, SiP）和3D芯片封装更愿意采用扇出型晶圆级封装工艺。

传统的封装技术如倒装封装、引线键合等，其信号互连线的形式包括引线、通孔、锡球等复杂的互连结构。这些复杂的互连结构会影响芯片信号传输的性能。在扇出型封装中（见图2），根据重布线的工序顺序，主要分为先芯片（Chip first）和后芯片（Chip last）两种工艺，根据芯片的放置方式，主要分为面朝上（Face up）和面朝下（Face down）两种工艺，综合上述四种工艺，封装厂根据操作的便利性，综合出以下三种组合工艺，分别是面朝上的先芯片处理（Chip first-face up）、面朝下的先芯片处理（Chip first-face down）和面朝下的后芯片处理（Chip last-face down）。接下来分别对这三种工艺进行阐述。

1、面朝上的先芯片处理。

面朝上是让芯片的线路面朝上，采用RDL工艺的方式构建凸块，让I/O接触点连接，最后切割单元芯片。（见图3）

图3 面朝上的先芯片处理工艺示意图

面朝上的先芯片处理工艺流程如下：

步骤一

先将芯片切割分离，再将合格的芯片排列放置在带有临时键合胶的临时载板上。

步骤六

将合格的芯片切割分离。

步骤

将芯片用塑封材

料塑封。

步骤五

将临时键合胶和临时载体通过紫外光分离，封装完成。

步骤三

利用化学机械抛光(Chemical Mechani-cal Polishing,CMP)将塑封层减薄，此工艺成本较高。

步骤四

在芯片表面做

RDL 与植锡球。

2、面朝下的先芯片处理。

面朝下是让芯片的线路面朝下的工艺。面朝下与面朝上的区别主要在于芯片带有焊盘一侧的放置方向不同。（见图4）

图4 面朝下的先芯片处理工艺示意图

面朝下的先芯片处理工艺流程如下：

3、面朝下的后芯片处理。

后芯片是先在临时胶带表面进行RDL工艺，然后通过面朝下的方式将芯片与RDL互连，在注塑机中进行塑封、植锡球后完成切割。其与先芯片的主要区别在于RDL的先后顺序。

图5 面朝下的后芯片处理工艺示意图

面朝下的后芯片处理工艺流程如下：

综上所述，面朝上的先芯片处理工艺由于需要利用CMP将塑封层减薄，所以此工艺成本较高，一般封装厂较少采用。面朝下的先芯片处理工艺在移除载板并添加RDL制程时易造成翘曲，所以工艺操作时需要提前防范，但是此工艺封装厂应用较多，例如苹果的A10处理器。面朝下的后芯片处理工艺先采用RDL工艺，这样可以降低芯片封装制程产生的不合格率，目前封装厂应用也较多。

在FOWLP工艺中，重布线层作为工艺中必不可少的一个环节，它是在晶圆表面沉积金属层和绝缘层形成相应的金属布线图案，采用高分子薄膜材料和Al/Cu金属化布线对芯片的I/O焊盘重新布局成面阵分布形式，将其延伸到更为宽松的区域来植锡球。

扇出型晶圆级封装芯片封装清洗：

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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