晶圆级WLP封装植球机关键技术研究及应用

《晶圆级WLP封装植球机关键技术研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、晶圆级WLP封装植球机关键技术研究及应用Researchandapplicationonballmountingequipmentofwaferleverpackage1,212刘劲松，时威，张金志1,212LIUJin-song,SHIWei,ZHANGJin-zhi（1.上海理工大学机械工程学院，上海200093；2.上海微松工业自动化有限公司，上海201114）摘要：晶圆级WLP微球植球机是高端IC封装的核心设备之一，晶圆上凸点（Bump）的制作是关键技术。阐述了WLP封装工艺流程，对三种晶圆级封装凸点制作技术进

2、行了对比。分析了WLP微球植球机工作流程，并对其关键技术进行了研究，包括X-Y-Z-θ植球平台、金属模板印刷和植球。最后在自主研制的半自动晶圆级微球植球机WMB-1100上进行了印刷和植球实验，通过对设备工艺参数的调整，取得了良好的印刷和植球效果。关键词：凸点制作；WLP；植球机；金属模板印刷法中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1009-0134(2015)06(下)-0028-04Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.06(下).090引言个芯片的大小来进行切割，统一前端和后端

3、工艺以减少晶圆级封装（WaferLeverPackage，WLP）是以工艺步骤，封装后的体积与IC裸芯片尺寸几乎相同，能BGA技术为基础，将百微米级的焊锡球放置到刻好电路大幅降低封装后的IC尺寸，是真正意义上的芯片尺寸封的晶圆上，是一种经过改进和提高的CSP。WLP封装具装。一片12inch的晶圆上一般有750～1500个裸片，与有较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，目前多应用于单个芯片封装相比，每个裸片的封装成本可以降低一个[1]轻薄短小的消费性IC的封装应用。[11]数量级。晶圆级芯片封装工艺流程如图1所示。微球植球

4、机是晶圆级封装工艺中的必备核心设备之一。在WLP工艺中，晶圆上凸点（Bump）的制作是䄲ⰼ⿐㈈䊓[2]关键的基础技术，国内中电科技24所、华中科技大[3][4]学、清华大学等单位研究了WLP封装中电镀凸点方㵠ⶓBCB(〓PI)WLP⥃㬵᱃㳚䓑[5][6]式；哈尔滨工业大学、上海交通大学研究了激光植[7,8]球技术，主要应用于BGA器件修复；合肥工业大学⺃㋭㾣᱃㎰⼙㤙㈈䊓ⴃ䓑㾯对BGA基板植球进行了研究。本文针对晶圆凸点制作的金属模板印刷和植球方式，研究WLP封装工艺和WLP植球机关键技术，并在自主研制的半自动晶圆级微球

5、ㅇ㪅UBM䊺㒘᱃㾯⧪⼙㑰植球机进行植球实验，晶圆尺寸12inch，焊锡球直径250um。晶圆级植球技术和设备的开发研制为高端芯片⺃㋭UBM,㬚㾣㵚⮄䐧䔘封装装备国产化提供从技术理论到实践应用的参考。㎰⼙㤙⤝㼀㼁㑍1WLP封装工艺ⱟ⪯㵠ⶓBCB⺃㋭㾣⼙㤙⪑㋻晶圆级封装，是属于芯片尺寸封装（CSP）的一种。所谓芯片尺寸封装是当芯片（Die）封装完毕后，[9]其所占的面积小于芯片面积的120%。晶圆级封装与传图1典型WLP工艺流程统封装工艺不同，传统封装将芯片上压点和基座上标准压点连接的集成电路封装都是在由晶圆上分离出来的芯

6、2WLP植球技术片上进行的，这种工艺造成了前端晶圆制造工艺与用于晶圆级封装采用凸点技术（Bumping）作为其I/O电[10]生产最终集成电路的后端装配和封装的自然分离。晶极，晶圆上形成凸点有三种方式：电镀方式、印刷锡膏[12]圆级封装是在在完成封装和测试后，才将晶圆按照每一方式和植球方式，三种方式的比较如表1所示。收稿日期：2015-03-18基金项目：上海市科学技术委员会项目（14XD1422900）作者简介：刘劲松（1968-），男，哈尔滨人，教授，博士，研究方向为高端半导体芯片制造装备、工业机器人应用、系统集成

7、和机电一体化装备设计与制造技术。【28】 第37卷 第6期 2015-06(下)表1WLP凸点制作方式比较p'=R(z,δ)+T(x,δ)+T(y,δ)+T(z,δ)(1)0θxyz方式优缺点由于印刷时金属模板和植球平台上的晶圆为线性贴电镀方式造价贵、技术周期长、环境污染、工艺复杂合关系，金属模板的受刮刀向下压力变形可以抵消植球印刷锡膏方式不容易控制凸点高度，很难制作小于200um的凸点[15]平台Z向误差，因此可以简化为：植球方式成本低、无污染、工艺稳定、最小植球直径100ump0'=R(z,δθ)+T(x,δx)+

8、T(y,δy)(2)鉴于电镀方式和印刷锡膏方式的缺点，业界一直在旋转矩阵为：寻找替代解决方案，晶圆级植球技术的突破恰好满足了cosδθ−sinδθ00这一需求，并且随着多层堆叠技术(MCM)的发展，要求sinδcosδ00R=θθ晶圆与晶圆间具有高精度的多引脚的100um级的互联，0010晶圆级植球技术可以稳定地实