晶圆级封装(WLP):从fan-out到fan-out扇出型演进

2026/07/06 02:331421 阅读1578先进封装与光电专线

晶圆级封装(WLP)是在整片晶圆上完成封装工艺,再切割成单个封装体的技术。相比传统单芯片封装,WLP省去了贴片和引线键合,成本更低、尺寸更小、寄生参数更少。

WLP两大技术路线

Fan-in WLP(扇入型)
- 封装尺寸等于芯片尺寸
- I/O数受限(焊盘只能布在芯片面积内)
- 典型应用:手机射频芯片、传感器
- 工艺:RDL重布线 + 锡球制备 + 切割

Fan-out WLP(扇出型)
- 封装尺寸大于芯片尺寸
- I/O数可以超过芯片焊盘数(扇出)
- 典型应用:手机AP/Modem、电源管理芯片
- 工艺:晶圆重构 → 塑封 → RDL → 锡球 → 切割

Fan-out WLP的核心工艺

1. 晶圆重构(Reconstruction)
把已知良品die(KGD)重新排布到载体晶圆上,die之间留有间距。两种方案:
- 芯片先贴(Die First):先贴芯片再做塑封。代表:台积电InFO
- 芯片后贴(Die Last):先做塑封再贴芯片。代表:日月光FOCoS

2. 塑封(Molding)
用环氧树脂填充die之间的间隙,形成重构晶圆。塑封料的热膨胀系数(CTE)需要与硅匹配,否则翘曲严重。

3. RDL(重布线层)
在重构晶圆上做布线层,把芯片焊盘扇出到更大的区域。RDL线宽/线距通常5/5μm-2/2μm,工艺能力决定I/O密度。

4. 锡球制备
在RDL焊盘上植球,BGA pitch通常0.4-0.5mm。

中科芯火的WLP中试验证

中科芯火中试线支持fan-out WLP工艺开发,包含:

  • - 晶圆重构贴片(精度<5μm)
  • 塑封工艺(液态塑封料,CTE可调)
  • RDL工艺(铜线5/5μm,介质层PI/PPS)
  • 锡球植球(0.35mm pitch)
  • 可靠性测试(TC500、uHAST96、Drop Test)

案例:某射频芯片公司开发fan-out WLP方案,初期塑封后翘曲导致RDL光刻对准困难。中科芯火通过优化塑封料配方和固化曲线,将翘曲从200μm降到50μm以下。

Fan-out WLP vs 倒装BGA

| 指标 | Fan-out WLP | 倒装BGA |
|------|-------------|---------|
| 封装厚度 | <0.5mm | 0.8-1.2mm |
| I/O密度 | 中 | 高 |
| 成本 | 中低 | 高 |
| 散热 | 一般(无基板) | 好(基板散热) |
| 适用场景 | 手机射频、PMIC | CPU、GPU |

常见问题

Q:Fan-out WLP和2.5D封装什么关系?
A:Fan-out WLP是晶圆级封装技术,2.5D是晶圆级+硅中介层。Fan-out WLP用有机RDL替代硅中介层,成本低但互连密度也低。台积电InFO-OS是介于两者之间的方案。

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