iPhone7采用的扇出型晶圓級封裝技術是什么?
傳蘋果在2016年秋天即將推出的新款智能型手機iPhone 7(暫訂)上,將搭載采用扇出型晶圓級封裝(Fan-out WLP;FOWLP)的芯片,讓新iPhone更輕薄,制造成本更低。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201710/366461.htm那什么是FOWLP封裝技術呢?
Fan Out WLP的英文全稱為(Fan-Out Wafer Level Packaging;FOWLP),中文全稱為(扇出型晶圓級封裝),其采取拉線出來的方式,成本相對便宜;fan out WLP可以讓多種不同裸晶,做成像WLP制程一般埋進去,等于減一層封裝,假設放置多顆裸晶,等于省了多層封裝,有助于降低客戶成本。此時唯一會影響IC成本的因素則為裸晶大小。
Fan-out封裝最早在2009~2010年由Intel Mobil提出,僅用于手機基帶芯片封裝。
2013年起,全球各主要封測廠積極擴充FOWLP產能,主要是為了滿足中低價智慧型手機市場,對于成本的嚴苛要求。FOWLP由于不須使用載板材料,因此可節省近30%封裝成本,且封裝厚度也更加輕薄,有助于提升晶片商產品競爭力。
優勢:
系統級封裝(System in Package;SiP)結合內嵌式(Embedded)印刷電路板(Printed Circuit Board;PCB)技術雖符合移動設備小型化需求,然而供應鏈與成本存在問題,另一方面,扇出型晶圓級封裝(Fan-out Wafer Level Package;FoWLP)不僅設計難度低于矽穿孔(Through Silicon Via;TSV) 3D IC,且接近2.5D IC概念與相對有助降低成本,可望成為先進封裝技術的發展要點。
挑戰:
雖然Fan-Out WLP可滿足更多I/O數量之需求。然而,如果要大量應用Fan-Out WLP技術,首先必須克服以下之各種挑戰問題:
(1) 焊接點的熱機械行為: 因Fan-Out WLP的結構與BGA構裝相似,所以Fan-Out WLP焊接點的熱機械行為與BGA構裝相同,Fan-Out WLP中焊球的關鍵位置在硅晶片面積的下方,其最大熱膨脹系數不匹配點會發生在硅晶片與PCB之間。
?。?) 晶片位置之精確度: 在重新建構晶圓時,必須要維持晶片從持取及放置(Pick and Place)于載具上的位置不發生偏移,甚至在鑄模作業時,也不可發生偏移。因為介電層開口,導線重新分布層(Redistribution Layer; RDL)與焊錫開口(Solder Opening)制作,皆使用黃光微影技術,光罩對準晶圓及曝光都是一次性,所以對于晶片位置之精確度要求非常高。
?。?) 晶圓的翹曲行為: 人工重新建構晶圓的翹曲(Warpage)行為,也是一項重大挑戰,因為重新建構晶圓含有塑膠、硅及金屬材料,其硅與膠體之比例在X、Y、Z三方向不同,鑄模在加熱及冷卻時之熱漲冷縮會影響晶圓的翹曲行為。
?。?) 膠體的剝落現象: 在常壓時被膠體及其他聚合物所吸收的水份,在經過220~260℃迴焊(Reflow)時,水份會瞬間氣化,進而產生高的內部蒸氣壓,如果膠體組成不良,則易有膠體剝落之現象產生。
對PCB市場的沖擊:
本文開頭講到蘋果在今年下半年推出的iPhone 7上將會使用此封裝技術,由于蘋果一年可賣出上億臺iPhone,若未來采用FOWLP封裝,勢必影響印刷電路板市場需求。
在印刷電路板市場上,用于半導體的印刷電路板屬于附加價值較高的產品。2015年全球半導體印刷電路板市場規模約為84億美元,但面對新技術與蘋果的決策影響,未來恐難維持相同市場規模。
所以業界預測,未來可能將FOWLP技術擴大用于其他零件,其他行業者也可能跟進,因此印刷電路板市場萎縮只是時間早晚的問題。
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