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聚焦『封裝五大法寶』之一:低成本的覆晶封裝
 

【作者: Ron Huemoeller】   2016年08月11日 星期四

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在過去的幾年,先進封裝的創新有著非常顯著的轉變,主要驅動力來自從個人電腦,筆記型電腦,到智慧手機和平板電腦的蓬勃發展。這一領域的特色簡單說就是輕薄短小功能強大,也因此發展出眾多的封裝種類。現在,讓我們來介紹,聚焦于Amkor先進封裝的『封裝五大法寶』。包括1.低成本覆晶封裝(Low-Cost Flip Chip),2.晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP),3.微機電系統封裝(MEMS Packaging),4.基板級的先進系統級封裝(Laminate-based System-in-Package),5.晶圓級的系統級封裝(Wafer-based System-in-Package). 在這一系列的博客中,我們將深入介紹這『封裝五大法寶』,第一部分為低成本覆晶封裝。



圖1
圖1

首先,不同於其他四種封裝形式,覆晶封裝是以凸塊連接的方式取代打線,將晶片連接到基板的封裝方式。覆晶封裝,會先在晶片的表面形成凸塊陣列,再與基板連接。在Amkor,以此技術為基礎並開發出多種覆晶封裝類型,其中一種是大量使用的晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP),雖然WLCSP也使用互連的凸塊,它和覆晶封裝的最主要區別在於WLCSP沒有封裝基板,完成凸塊後,晶片將可以直接焊接在印刷電路板。


WLCSP已經能滿足在手機產品領域的需求,但WLCSP也有其限制性,會受限於晶片尺寸的大小和I/O數量。根據Yole資料,WLCSP極限大致為500個I/O在8×8毫米2的封裝中。因此另一種新型式,扇出晶圓級封裝(FOWLP, Fan-Out Wafer-Level Package)將會是一種容納更多I/O的解決方案,它將使封裝面積略大於晶片面積,以擺放進更多的I/O。有些人認為這技術會比覆晶封裝的成本更低,然而,我們並不這麼認為,我們相信,覆晶封裝是多I/O數WLCSP,低成本優勢的解決方案。


你可能會驚訝地看到“低成本”與“覆晶封裝“有關,因為覆晶封裝的早期應用於高性能的設備如CPU、GPU和晶片組。然而,由於覆晶封裝工藝已經成熟,相關成本也隨之下降,同時保持性能優勢,這使得覆晶封裝成為理想的封裝形式,如在射頻、FPGA、ASIC、記憶體、CMOS影像感測器、LED及更多領域運用到覆晶封裝技術。事實上,最新的低成本覆晶封裝解決方案與扇出晶圓級封裝相比,不但具有成本競爭力,在減薄方法的不斷創新發展下,也將會在厚度上有競爭力。


此外,儘管最近大肆宣傳扇出晶圓級封裝,要記住,在先進封裝產品中,低成本覆晶封裝目前仍佔據主導的重要地位。為什麼?比起FOWLP,它仍然是大多數應用領域更好的選擇。事實上,FOWLP目前只適用於一小部分的移動、無線、醫療和軍事上的應用。


許多行業分析師認為,FOWLP是一種低成本的封裝,能替代WLCSP和FCCSP。我們分析發現,FOWLP的低成本只在封裝尺寸與晶片尺寸的比例幾乎相同或稍大時有競爭力。圖1說明了這一點,其中,再分佈層(RDL)的成本是整體封裝的重要成本組成,標準WLCSP具有最低的成本,但如前所述,它會受限於封裝晶片尺寸。當封裝尺寸和晶片尺寸的比值增大時,從價格的角度,低價覆晶封裝結構變得更有利。例如當封裝尺寸大於晶片尺寸1毫米以上時,FOWLP成本將變得相對高,而覆晶封裝則是低成本的最佳方案。



圖2
圖2

顯然,隨著覆晶封裝的不斷發展,它比大多數FOWLP更經濟,更可靠。在Amkor,我們相信我們的低成本覆晶封裝投資,已經創造出很大的經濟規模,得以驅動成本快速下降。它的使用遠遠超出了計算,手機和無線應用市場,將延伸到汽車和醫療,以及下一個大浪潮可穿戴設備(Wearable)和物聯網(IoT)市場。


(本文作者Ron Huemoeller為Amkor 全球研發副總裁)


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