主动有为,踔厉前行,共创封测产业新时代,2022年中国半导体封装测试技术与市场年会于11月15-16日在江苏南通成功举办。

合肥矽迈微电子科技有限公司总经理谭小春以《基板扇出型封装工艺及应用》为题,分享了扇出型封装结构的特点和优势、扇出型封装面临的机遇和挑战、合肥矽迈扇出型方面应用案例。

扇出型工艺有不同的实现模式,基于合肥矽迈的工艺而言,扇出型基本工艺流程包括:晶圆植球/磨划、装片、一层布线、二层布线、外置引脚、化学沉锡。

扇出型基本工艺流程

扇出型封装结构有以下特点:
RDL替代焊线连接,可降低封装电阻,减少线弧度带来的寄生电感,这个对高频应用特别重要;通过两层或者多层RDL布局可以允许输出管脚的多种布局;无框架且不需要装片材料:用RDL方式和芯片直接互联形成框架结构,有更好的导热和导电性;用RDL方式和芯片bump直接互联并形成外观焊接管脚;RDL连线可以允许更小芯片Pad的间距设计;过程不需要高温reflow,降低产品结构应力。



传统封装工艺的升级替代

基于Lead frame的工艺替代
通常Wire Bond工艺是从芯片表面的I/O通过引线连接到框架。用Fan-out工艺进行结构的替代,通过RDL从芯片表面采用激光钻孔等模式引到下面,这整个就是一个Wire Bond的结构

基于Lead frame的工艺替代

针对Flip chip而言,传统的Flip chip是在框架和基板上通过倒装的方式形成封装的结构。采用Fan-out工艺,通过在芯片上形成RDL,RDL上面形成焊接盘的方式,引出来形成倒装的结构。


从结构上面,这两种模式会实现一样的功能和性能,需要解决产品的可靠性和成本问题。

基于多层基板的工艺替代
传统的基板可以做到2层板、3层板,甚至到8层板,采用Fan-out工艺,可以直接在芯片上面进行多层的RDL布局,最终会形成同样的封装结构。

基于多层基板的工艺替代

这个过程,所有的基板都在Fan-out工艺过程中实现出来。相对基板而言,RDL很明显的优势在于它的多样性。



扇出型封装挑战和机遇

基于传统替代的方式,扇出型封装面临着以下挑战和机遇。


挑战:扇出型工艺和传统工艺差别大,没有同样的标准,包括产品结构、外观以及可靠性验证等;相关工艺人才基础缺乏;先进设备能力和材料能力和国外有差距。

国内机遇:扇出型工艺还处在发展初期,但应用前期广泛;国内封装测试有很大的应用市场;国内封装设备材料已经形成了相对完整的供应链;当前产业环境下,创新产品和技术容易被市场接受;产业政策鼓励创新。



合肥矽迈扇出型封装概况

合肥矽迈微电子科技有限公司于2015年底成立,是一家专注于半导体先进封装的科技企业,并建成了国内首条具备量产能力的基板扇出封装生产线完成了工艺开发,客户认证和试验量产等环节。


产品包括系统级三维模块、Fan-out、扇出型DFN封装、新型传感器封装、六面包封的CSP封装等。

合肥矽迈扇出型方面应用案例
霍尔器件

扇出型方面应用案例—霍尔器件

六面包封CSP

扇出型方面应用案例—六面包封CSP

射频器件

扇出型方面应用案例—射频器件

堆叠结构

扇出型方面应用案例—堆叠结构

异质结构

扇出型方面应用案例—异质结构


扇出型封装有很多优势,如互联电阻小,有效降低寄生电性;高可靠性,高导电性;低成本,高产出;封装尺寸小,组件集成度高;散热面积大,降低产品热阻等。其最大的特点是结构的自由化。可根据客户的要求进行封装结构内部的调整,包括散热性能、导电性能、电容匹配、电感匹配等。

目前,在整个智能状态下,扇出型封装的频率越来越高,通过扇出型封装可以解决传统封装无法解决的一些问题。


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