在过去的几年,先进封装的创新有着非常显著的转变,主要驱动力来自从个人电脑,笔记型电脑,到智慧手机和平板电脑的蓬勃发展。这一领域的特色简单说就是轻薄短小功能强大,也因此发展出众多的封装种类。现在,让我们来介绍,聚焦于Amkor先进封装的『封装五大法宝』。包括1.低成本覆晶封装(Low-Cost Flip Chip),2.晶圆级晶片尺寸封装(WLCSP),3.微机电系统封装(MEMS Packaging),4.基板级的先进系统级封装(Laminate -based System-in-Package),5.晶圆级的系统级封装(Wafer-based System-in-Package). 在这一系列的博客中,我们将深入介绍这『封装五大法宝』,第一部分为低成本覆晶封装。
首先,不同于其他四种封装形式,覆晶封装是以凸块连接的方式取代打线,将晶片连接到基板的封装方式。覆晶封装,会先在晶片的表面形成凸块阵列,再与基板连接。在Amkor,以此技术为基础并开发出多种覆晶封装类型,其中一种是大量使用的晶圆级晶片尺寸封装(WLCSP),虽然WLCSP也使用互连的凸块,它和覆晶封装的最主要区别在于WLCSP没有封装基板,完成凸块后,晶片将可以直接焊接在印刷电路板。
WLCSP已经能满足在手机产品领域的需求,但WLCSP也有其限制性,会受限于晶片尺寸的大小和I/O数量。根据Yole资料,WLCSP极限大致为500个I/O在8×8毫米2的封装中。因此另一种新型式,扇出晶圆级封装(FOWLP, Fan-Out Wafer-Level Package)将会是一种容纳更多I/O的解决方案,它将使封装面积略大于晶片面积,以摆放进更多的I/O。有些人认为这技术会比覆晶封装的成本更低,然而,我们并不这么认为,我们相信,覆晶封装是多I/O数WLCSP,低成本优势的解决方案。
你可能会惊讶地看到“低成本”与“覆晶封装“有关,因为覆晶封装的早期应用于高性能的设备如CPU、GPU和晶片组。然而,由于覆晶封装工艺已经成熟,相关成本也随之下降,同时保持性能优势,这使得覆晶封装成为理想的封装形式,如在射频、FPGA、ASIC、记忆体、CMOS影像感测器、 LED及更多领域运用到覆晶封装技术。事实上,最新的低成本覆晶封装解决方案与扇出晶圆级封装相比,不但具有成本竞争力,在减薄方法的不断创新发展下,也将会在厚度上有竞争力。
此外,尽管最近大肆宣传扇出晶圆级封装,要记住,在先进封装产品中,低成本覆晶封装目前仍占据主导的重要地位。为什么?比起FOWLP,它仍然是大多数应用领域更好的选择。事实上,FOWLP目前只适用于一小部分的移动、无线、医疗和军事上的应用。
许多行业分析师认为,FOWLP是一种低成本的封装,能替代WLCSP和FCCSP。我们分析发现,FOWLP的低成本只在封装尺寸与晶片尺寸的比例几乎相同或稍大时有竞争力。图1说明了这一点,其中,再分布层(RDL)的成本是整体封装的重要成本组成,标准WLCSP具有最低的成本,但如前所述,它会受限于封装晶片尺寸。当封装尺寸和晶片尺寸的比值增大时,从价格的角度,低价覆晶封装结构变得更有利。例如当封装尺寸大于晶片尺寸1毫米以上时,FOWLP成本将变得相对高,而覆晶封装则是低成本的最佳方案。
显然,随着覆晶封装的不断发展,它比大多数FOWLP更经济,更可靠。在Amkor,我们相信我们的低成本覆晶封装投资,已经创造出很大的经济规模,得以驱动成本快速下降。它的使用远远超出了计算,手机和无线应用市场,将延伸到汽车和医疗,以及下一个大浪潮可穿戴设备(Wearable)和物联网(IoT)市场。
(本文作者Ron Huemoeller为Amkor 全球研发副总裁)