Chip First工藝

自從Fan-Out封裝問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展，扇出式封裝已經(jīng)形成了多種封裝流程、封裝結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同產(chǎn)品需要，根據(jù)工藝流程，可以分為先貼芯片后加工RDL的Chip First工藝和先制作RDL后貼裝芯片的Chip Last工藝兩大類(lèi)，其中， 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的是采用Chip First工藝的eWLB ，該結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 eWLB結(jié)構(gòu)

其工藝流程如下：

1

將切割好的芯片Pad面向下粘貼在帶臨時(shí)鍵合膠的載片上；

2

從芯片背面對(duì)載片進(jìn)行灌膠塑封；

3

移除臨時(shí)載片形成塑封后的二次晶圓（扇出式晶圓）；

4

去除Pad上的殘留膠并在Pad面形成RDL層；

5

在RDL層上植球并切割成單個(gè)成品。

此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是 制程相對(duì)簡(jiǎn)單，成本優(yōu)勢(shì)明顯 。但由于移除載片后，扇出晶圓的翹曲難以控制，對(duì)RDL線(xiàn)路的生長(zhǎng)技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，難以制作高密度的RDL，因此該技術(shù)主要應(yīng)用于布線(xiàn)密度較低的中低端的產(chǎn)品。

真正讓Chip First扇出式封裝成為行業(yè)熱點(diǎn)的原因無(wú)疑是因?yàn)榕_(tái)積電（TSMC）在2016年在I-phone7中使用了InFO^TM^結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 臺(tái)積電InFO產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

其工藝流程如下：

1

在晶圓Pad上制作一層預(yù)制銅柱；

2

將切割好的芯片Pad面向上粘貼在帶臨時(shí)鍵合膠的載片上；

3

對(duì)載片進(jìn)行灌膠塑封；

4

對(duì)塑封好的扇出晶圓進(jìn)行研磨，露出預(yù)制銅柱的頂部；

5

在預(yù)制銅柱的頂部進(jìn)一步制作RDL及植球移除載片；

6

將完成植球的扇出式晶圓切割成單個(gè)成品。

該技術(shù)由于布線(xiàn)工藝在載片上完成，沒(méi)有翹曲等因素的影響，因而能夠?qū)崿F(xiàn)高密度布線(xiàn)，同時(shí)整體封裝厚度也能控制的很低，多應(yīng)用在高端手機(jī)處理器等高價(jià)值芯片上。缺點(diǎn)是工藝控制要求高，而且RDL良率直接會(huì)影響到芯片成品率，因此最終成品價(jià)格較高。

以上方式都是先貼芯片后制作RDL的工藝，所以稱(chēng)為Chip-First工藝，如果先制作RDL，然后在RDL上貼裝芯片，便稱(chēng)為Chip-Last工藝。此工藝需要在RDL上倒裝植球后的芯片，通常適用于空間要求略高的FcBGA產(chǎn)品，但由于只在檢驗(yàn)合格的RDL上貼裝芯片，可避免RDL工程良率給芯片帶來(lái)的損失，因此對(duì)于價(jià)格昂貴的高端芯片而言，有較明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

長(zhǎng)電科技Chip Last工藝

長(zhǎng)電科技2021年7月正式推出了一款使用Chip-Last封裝工藝的高密度扇出式封裝 — XDFOI ^TM^ -FcBGA-H，該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如下：

圖3 JCET XDFOI ^TM^ -FcBGA-H封裝結(jié)構(gòu)

其工藝流程如下：

1

在帶臨時(shí)鍵合膠的載片上制作RDL線(xiàn)路層；

2

倒裝焊接上已植球切割好的芯片；

3

芯片底部焊接區(qū)域進(jìn)行底部填充，再對(duì)整張貼好芯片的基板進(jìn)行整體塑封；

4

移除載片并在圓片底部形成Bump；

5

對(duì)此整個(gè)扇出式原片進(jìn)行研磨與切割后形成XDFOI^TM^ Fan-Out Unit顆粒；

6

將Fan-Out Unit倒裝封裝在基板上并進(jìn)行底部填充；

7

貼裝散熱蓋及植球，最終形成XDFOI ^TM^ -FcBGA-H封裝。

此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：避免了RDL良率造成的芯片損失，具有更高的成本競(jìng)爭(zhēng)力，且直接在載片上布線(xiàn)RDL，簡(jiǎn)化了工藝。另外RDL的布線(xiàn)間距也可以達(dá)到2um水準(zhǔn)，大大提高布線(xiàn)密度，能滿(mǎn)足高性能產(chǎn)品封裝需求。

Fan-Out封裝發(fā)展趨勢(shì)

隨著Chip-Let技術(shù)會(huì)越來(lái)越得到半導(dǎo)體業(yè)界的重視，封裝技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為了半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的重要支點(diǎn)，而先進(jìn)高密度Fan-Out封裝也必然是發(fā)展中的熱點(diǎn)。

根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)看，Fan-Out封裝主要有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

01｜高密度布線(xiàn)

根據(jù)行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)，下一代Fan-Out技術(shù)RDL的布線(xiàn)間距將達(dá)到1um以下，這將對(duì)RDL布線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展提出進(jìn)一步挑戰(zhàn)。

02｜產(chǎn)品大型化

由于突破了單個(gè)硅芯片限制， 多Die合封的封裝單元尺寸很容易突破原有單顆硅芯片常規(guī)上限（通常為830mm ^2^ ）的限制，各大OSAT的合封單元目標(biāo)都在1500mm^2^以上，有的面積甚至將達(dá)到2500mm ^2^ ，這對(duì)封裝工藝以及封裝材料開(kāi)發(fā)提出了巨大的挑戰(zhàn)。

03｜封裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜化

在Chip-Let技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖中，芯片互聯(lián)種類(lèi)越來(lái)越復(fù)雜，不僅有RDL互聯(lián)，還有硅基板Interposer互聯(lián)，橋接芯片互聯(lián)等封裝方式都在快速發(fā)展中。封裝模式的多元化對(duì)制程能力開(kāi)發(fā)也提出了更高的要求。

臺(tái)積電、Intel、Samsung等國(guó)際頂尖半導(dǎo)體公司都已成功進(jìn)軍先進(jìn)封裝市場(chǎng)。各大先進(jìn)半導(dǎo)體公司都確立發(fā)展高密度扇出式封裝為技術(shù)戰(zhàn)略方向。值此變革之時(shí)，長(zhǎng)電科技緊跟時(shí)代潮流，在先進(jìn)封裝上積極投入，率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出了自己的先進(jìn)高密度Fan-Out封裝。長(zhǎng)電科技不但要在國(guó)內(nèi)企業(yè)中保持技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，還要進(jìn)一步開(kāi)拓進(jìn)取，繼續(xù)在先進(jìn)封裝上加大研發(fā)力度，力爭(zhēng)在后摩爾時(shí)代的半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。