知識力

❒ 晶圓級封裝的定義
所謂「晶圓級封裝(Wafer level package)」是指先將整片矽晶圓封裝好以後，再進行切割的動作。由於封裝以後面積(尺寸)比封裝前增加少於120% ，因此又稱為「晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP：Wafer Level Chip Size Package)」。晶圓級封裝必須滿足下列兩個條件：
➤先封裝再切割：必須在晶粒切割前先完成相關的封裝與測試製程。
➤類似半導體製程：不使用傳統機械方式加壓加熱接合，而是使用類似半導體製程進行封裝。

如果大家還記得前面的介紹，一片晶圓(Wafer)在晶圓廠中生產好了以後，上面會有數百個完全相同的「晶粒(Die)」，必須將這些晶粒以鑽石刀沿切割線切開，形成一顆顆正方形的「晶片(Chip)」，才能「一顆一顆地」進行封裝的動作，這就是傳統封裝的缺點，必須一顆一顆地封裝，非常費時。晶圓級封裝是先將整片晶圓封裝好以後，再進行切割的動作，顯然比較省時，而且封裝以後體積幾乎就是晶片的體積，因此非常微小，適合應用在各種小型的手持式電子產品上。知識力www.ansforce.com。

❒ 晶圓級晶粒尺寸封裝的步驟
晶圓級封裝是先將整片晶圓封裝好以後，再進行切割的動作，因此使用類似半導體製程進行封裝，我們可以想像它的製程就是前面介紹過的半導體製程，詳細步驟如下：

➤樹脂塗佈：在晶圓製作完成以後(尚未以鑽石刀切開之前)，使用「旋轉塗佈」在整片晶圓表面塗佈一層環氧樹脂，將覆蓋在晶圓上方黏著墊(Bond pad)的環氧樹脂以「蝕刻技術」去除，如＜圖一(a)＞所示。
➤金屬蒸鍍：使用「薄膜成長技術」成長金屬薄膜，再使用「蝕刻技術」將不需要的金屬薄膜去除，形成金屬柱(Plug)，如＜圖一(b)＞所示。
➤樹脂塗佈：使用「旋轉塗佈」在整片晶圓表面再塗佈一層環氧樹脂，覆蓋在晶圓上方的金屬柱，把金屬柱完全覆蓋起來，如＜圖一(c)＞所示。
➤表面研磨：使用「化學機械研磨」將整片晶圓表面的環氧樹脂與金屬柱磨平，使晶圓上方黏著墊區域的金屬柱露出，必須同時研磨硬的金屬與軟的樹脂因此並不容易，如＜圖一(d)＞所示。
➤上金屬球：以機械鋼嘴將金屬球加壓加熱「全部一次」打在晶圓上方露出的金屬柱上，相當於是傳統積體電路封裝的外部金屬球，如＜圖一(e)＞所示。
➤晶粒切割：使用鑽石刀將晶圓沿切割線切開，就可以得到一顆一顆「已經封裝好的」積體電路(IC)，如圖一(f)所示。知識力www.ansforce.com。

封裝好的積體電路(IC)可以連接到印刷電路板上，如＜圖一(g)＞所示，如同使用傳統的封裝技術所得到的積體電路(IC)一樣，但是封裝後的體積和晶片本身差不多，是目前封裝體積最小的封裝方式。
 

圖一　晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP)的製作流程圖。
 

這種新的封裝技術則是利用「晶圓廠」的技術直接在晶圓上進行，並不代表它是在晶圓廠裡製作，很可能還是在封裝廠裡製作，只是不用傳統的機械方式加工，而改用晶圓廠裡的技術，例如：光罩曝光、化學顯影、蝕刻技術、薄膜成長等而已。

晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP)的密封效果不好，晶片的背面和側面都沒有保護，因此我們可以用環氧樹脂或其他塑膠材質包覆來達到密封的效果，這樣可以保護晶片背面不被刮傷，同時可以阻擋空氣中的水份與氣氧滲透到晶片正面，我們稱為「密封晶圓級晶粒尺寸封裝(eWLCSP：Encapsulated Wafer Level Chip Scale Package)」。

❒ 晶圓級封裝的優缺點
➤優點：適合小型積體電路，不需打線成本較低，封裝後尺寸很小，適合應用在手機、穿戴式裝置等對體積要求很嚴格的積體電路產品中。
➤缺點：技術因難度較高，與傳統的封裝方式不同，由於晶片尺寸很小，在有限的面積上無法製作太多的接腳(鍚球)，因此不適合接腳數太多的積體電路。

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞