iPhone7采用的扇出型晶圆级封装技术是什么?
传苹果在2016年秋天即将推出的新款智能型手机iPhone 7(暂订)上,将搭载采用扇出型晶圆级封装(Fan-out WLP;FOWLP)的芯片,让新iPhone更轻薄,制造成本更低。
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201710/366461.htm那什么是FOWLP封装技术呢?
Fan Out WLP的英文全称为(Fan-Out Wafer Level Packaging;FOWLP),中文全称为(扇出型晶圆级封装),其采取拉线出来的方式,成本相对便宜;fan out WLP可以让多种不同裸晶,做成像WLP制程一般埋进去,等于减一层封装,假设放置多颗裸晶,等于省了多层封装,有助于降低客户成本。此时唯一会影响IC成本的因素则为裸晶大小。
Fan-out封装最早在2009~2010年由Intel Mobil提出,仅用于手机基带芯片封装。
2013年起,全球各主要封测厂积极扩充FOWLP产能,主要是为了满足中低价智慧型手机市场,对于成本的严苛要求。FOWLP由于不须使用载板材料,因此可节省近30%封装成本,且封装厚度也更加轻薄,有助于提升晶片商产品竞争力。
优势:
系统级封装(System in Package;SiP)结合内嵌式(Embedded)印刷电路板(Printed Circuit Board;PCB)技术虽符合移动设备小型化需求,然而供应链与成本存在问题,另一方面,扇出型晶圆级封装(Fan-out Wafer Level Package;FoWLP)不仅设计难度低于矽穿孔(Through Silicon Via;TSV) 3D IC,且接近2.5D IC概念与相对有助降低成本,可望成为先进封装技术的发展要点。
挑战:
虽然Fan-Out WLP可满足更多I/O数量之需求。然而,如果要大量应用Fan-Out WLP技术,首先必须克服以下之各种挑战问题:
(1) 焊接点的热机械行为: 因Fan-Out WLP的结构与BGA构装相似,所以Fan-Out WLP焊接点的热机械行为与BGA构装相同,Fan-Out WLP中焊球的关键位置在硅晶片面积的下方,其最大热膨胀系数不匹配点会发生在硅晶片与PCB之间。
(2) 晶片位置之精确度: 在重新建构晶圆时,必须要维持晶片从持取及放置(Pick and Place)于载具上的位置不发生偏移,甚至在铸模作业时,也不可发生偏移。因为介电层开口,导线重新分布层(Redistribution Layer; RDL)与焊锡开口(Solder Opening)制作,皆使用黄光微影技术,光罩对準晶圆及曝光都是一次性,所以对于晶片位置之精确度要求非常高。
(3) 晶圆的翘曲行为: 人工重新建构晶圆的翘曲(Warpage)行为,也是一项重大挑战,因为重新建构晶圆含有塑胶、硅及金属材料,其硅与胶体之比例在X、Y、Z三方向不同,铸模在加热及冷却时之热涨冷缩会影响晶圆的翘曲行为。
(4) 胶体的剥落现象: 在常压时被胶体及其他聚合物所吸收的水份,在经过220~260℃迴焊(Reflow)时,水份会瞬间气化,进而产生高的内部蒸气压,如果胶体组成不良,则易有胶体剥落之现象产生。
对PCB市场的冲击:
本文开头讲到苹果在今年下半年推出的iPhone 7上将会使用此封装技术,由于苹果一年可卖出上亿台iPhone,若未来采用FOWLP封装,势必影响印刷电路板市场需求。
在印刷电路板市场上,用于半导体的印刷电路板属于附加价值较高的产品。2015年全球半导体印刷电路板市场规模约为84亿美元,但面对新技术与苹果的决策影响,未来恐难维持相同市场规模。
所以业界预测,未来可能将FOWLP技术扩大用于其他零件,其他行业者也可能跟进,因此印刷电路板市场萎缩只是时间早晚的问题。
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