重新设计可能需要补充新的软件工具。由于重新设计可消除外加的再分布工序和相关工艺,因此,重新设计的信号、电源和接地线的结构非常低廉。比较一下图4中所示的两种WLP结构。第一种示出的是较为复杂的薄膜再分布的截面第二种是把焊球直接安装在芯片I/O焊盘顶部的设计。第二种WLP被定义为单层聚合物WLP。聚合物用于硅片平坦化,对芯片提供必要的保护,以及用作标准的表面涂敷。对于薄膜再分布WLP来说,后一种方法不失为一种成本--效益更佳的设计。
如果一种器件是以WLP和引线键合封装两种形式供货,把这种器件重新设计成非再分布结构是一种例外。在这种情况下,外加再分布工艺仍将必要,因为直到圆片制作好还不能确定封装类型。
WLP的最终结构取决于IC的要求及其应用情况。例如,设计高性能存储器要求WIJ遵守总的电容规范。在这种情况下,为了使最终互连结构增加的电容量尽可能少,必须把焊料凸点置于再分布介质层表面,并且,在这种结构中必须使用低介电常数材料。在第二种实例中,最终金属层中的布线可能非常强,甚至其间距小到了可靠性要求的最小设计规则以下。因此,封装制造厂家推荐增加介质层数以使结构稳定。
当前,如同
有许多产品类型一样,也有许多互连方案。造成这种现象的原因是WLP技术还是新技术,以及缺乏内部的和工业化设计的标准。这就要求ⅢM和封装制造厂家相互密切联系,理解对方的规范和设计规则,以便生产出性能/价格比最佳的产品。
4 WLP制造考虑
4.1 焊球节距与直径
焊料连接可靠性与焊料体积有关,增加焊料高度和直径可延长疲劳寿命。对于0.75~0.80mm节距的IC来说,典型的焊球直径为0.5mm。当节距接近0.5mm时,焊球尺寸可以减少至0.30~0.35mm。这类结构通常使用预成型焊球。尺寸≤0.25mm的焊料连接,要采用别的连接方式,因为预成型焊球的成本尚无竞争力。
4.2合金类型
目前,共晶Sn/Pb焊料是WLP应用最广的合金。市场还可买到其它合金,包括在电源应用中使用的高Pb(95Pb/Sn)合金;用于对。粒子敏感产品或"绿色"环保产品的无铅合金。
4.3布线性能及专门特性
WLP上布线情况取决于封装制造者的设计规则。对于非阻抗匹配布线来说,通常将线条和间隔特征最大化并避免90°角,以便减少电流积聚。为了把应力和电流积聚减少到最低程度,金属化图形要在焊球处散开。其它设计考虑有熔丝或探测焊盘。这些特征在驯LP转换之后可以保留或利用。但在最初评估期间,需要向WLP制造厂家指出来。
4.4背面研磨
较薄的芯片可增加热循环可靠性,且支持薄形产品。但芯片薄到什么程度取决于圆片直径和WLP工艺,其原因是:薄的圆片表面容易产出损伤,引起微裂纹,以及在其后的操作中造成圆片破裂。由于圆片背面研磨是圆片加3232艺的最终步骤,而圆片要减薄到什么程度却受WLP工艺限制。因此,把圆片级封装看作是圆片工艺的延伸,在设计圆片工艺时应考虑到封装工艺步骤的适用范围。
4.5 背面打标
背面打标就是在产品的背面做出器件编号、批号、型号及公司标识等。背面打标标准取决于使用的器具和技术。像铅字尺寸、字符间隔、标记区域面积等参数必须根据所采用的打印技术来确定。当使用激光打标时,最佳清晰度取决于激光光点尺寸。此外,光点数、起始和终止位置、打印标记深度等都必须给予考虑,以免产生的应力使IC中已有的微裂纹增长。背面表面抛光有助于提高标记清晰度。因为粗糙的氮化硅、二氧化硅或基底表面不仅激光能量难以(反射或吸收)起作用,采用其它工艺技术也难产生清晰的标记。
4.6 圆片测试与老化
如果在圆片上就能够完成WLP产品的最终测试,便可大大节省测试成本。目前使用圆片级封装的IC,如IPD、EEPROM及模拟器件等,不需要圆片级老化(WLBI)处理。但是,下一代高I/ODRAM将需要WLBI。预计DRAMWL-CSP的WLBI将在2005年前出现。
图5 两种WLP的维1白尔曲线比较图。此图说明了是否使用聚合物环技术在可靠性上的差别。在试验中使用的WLP产品DNP为4.88mm,焊球为0.5mm 63Sn/Pb,组装在6层1.3mm厚的FR4电路板(具有0.35NSMD Cu-OSP焊盘)上。高β说明了一致的可重复失效机理。
4.7分选与封装
WLP设计必须考虑电路的分离问题,诸如锯片上的材料堆积、芯片暴露和由划片产生的结构损伤等。由于这些原因,再分布层必须分布在划片槽以内。尽管电路往往带卷形式包装和发运,但一些装配商要求IC以圆片形式发运。在装配时,可以直接从划片膜上拾取和放置电路。圆片图可保证使用合格芯片,这样就节省了包装和元件装配的成本。