从晶圆到芯片的关键一环:3分钟看懂Bumping&WLP封装

来源:爱集微 #芯片# #封装# #Bumping#
2010

在传统的芯片封装工艺中,引线键合(Wire Bonding)长期占据主导地位。这种工艺依靠极细的金线或铜线,将芯片内部的焊盘与外部基板连接起来。

然而,这种“细线连接”存在明显短板:

1.性能受限:细长的引线会产生额外的电阻和电感,导致高频信号传输时损耗大、速度慢。

2.体积受限:引线占用了宝贵的封装空间,阻碍了芯片的小型化。

为了摆脱引线的束缚,实现芯片与电路板的“面对面”直接互连,Bumping(凸块)工艺与WLP(晶圆级封装)应运而生,二者共同开启了高密度互连的新时代。

什么是Bumping(凸块):芯片表面的微型互联桥梁

如果把芯片硅片比作一栋高楼,引线键合就像是从楼顶拉出的细长电线;而Bumping则是在楼顶直接修建了无数个微小的“垂直连接柱”。

Bumping(凸块)

通俗理解:Bumping就是在芯片的电极焊盘上制备微小的金属凸点。Bumping是倒装芯片、晶圆级封装实现垂直互连的基础,完成植凸后的芯片可以“倒扣”、“倒装”,依靠凸块直接与基板、载板焊接。

核心优势:大幅缩短了电流与信号传输路径,降低寄生参数,提升高频传输性能;同时去除了细长引线,导电导热效率更高,凸块机械强度更强,可靠性全面提升。

什么是WLP(晶圆级封装):“先封后切”的量产效率革命

传统封装就像“切好面包再涂酱”:先把整片晶圆切成单颗裸片,再逐颗进行封装测试,效率低且容易损伤裸片边缘。

WLP(Wafer Level Packaging)则彻底改重构了工序逻辑,它直接在整片晶圆上进行封装,最后再切割,实现了批量化生产。

通俗解释:WLP在未切割的完整晶圆上,统一完成重布线、植凸、塑封、电性测试等全部封装工序,整片晶圆检验合格后,再切割分离成单颗成品芯片。

工艺定位:与Bumping属于晶圆制造中段工艺不同,整套WLP封装流程归属封装后段,衔接了前段晶圆制造与终端成品测试。

核心优势:整片同步加工可大幅提升量产效率;其中扇入型WLP属于芯片尺寸封装(CSP),封装外形与裸芯片尺寸几乎一致,完美适配手机、可穿戴设备等轻薄化需求。

Bumping的类型与WLP的分类

1.Bumping的三种主流工艺

1 焊料凸点(Solder Bump)

行业通常使用无铅锡合金凸点,工艺成熟且成本低,常用于中低端封装产品。

2 铜柱凸点(Copper Pillar)

在底层焊料上增加铜柱结构,导电性和机械强度更优,支持超细间距互连,是高端手机和高性能计算芯片倒装互连的主流选择。

3 微凸块(Micro Bump)

微米级的极小尺寸凸点,专为2.5D/3D堆叠和HBM(高带宽内存)设计,支撑多层芯片超高密度的垂直互联。

常见的Bumping结构

2.WLP的两大核心类型

1 Fan-in(扇入型)WLP

封装外形尺寸和裸芯片完全匹配,所有I/O引脚、凸块全部布置在裸片原有投影范围内,无法拓展引脚数量。适用于引脚少、极致小型化器件,如电源管理芯片、射频开关。

2 Fan-out(扇出型)WLP

通过重布线层(RDL)将焊盘向外延伸至裸芯片外围塑封区域,相当于在硅片外拓展布线空间,可承载上千路I/O引脚。裸片核心尺寸无需增大,仅整体封装尺寸略有放宽,可适配多核SoC、基带等功能复杂、引脚数量庞大的芯片。

Fan-in WLP与Fan-out WLP剖面对比

总结

芯片封装技术的演进主线非常清晰:从引线键合的“长线互连”,进化到Bumping的垂直凸块高密度互连,再到WLP的整片加工晶圆级封装方案。

Bumping提供了微观层面短路径、高可靠的互连触点,WLP革新了批量封装的生产模式。二者相辅相成、配套使用,成为当下消费电子和高端算力芯片实现轻薄化、高速化、高集成度的两大核心技术基石。

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