WLP、WLCSP元件的焊接点间隔相当小,即使是不同的焊盘设计,左右的焊接点之间的走线宽度也受到限制,设计PCB时限制也很多。
随着晶片尺寸包装WLP、WLCSP,微缩晶圆的效果越来越显著,在电子产品的使用现状下也有持续增加的现象,WLP、WLCSP封装后的晶圆的尺寸能够达到像结晶粒那样的大小、尺寸的优越性随着包装产品功能复杂,销数和设计要求严格,PCB设计挑战新的应用。。
晶片尺寸包装WLP(Wafer Level packaging)、WLCSP(Wafer Level Chip Scale package)实际上是积体电路的包装方式,在晶片(Wafer)的制造完成后直接在Wafer上进行包装、测试程序是指包装完成后切断为单一积体电路的包装制作方式。
在现有技术IC和WLP制作的包装设计元件中,尺寸有很大的差异,仅WLP结晶粒尺寸具有相同的电特性。
WLP因为在晶片阶段进行元件封装,所以没有以往IC的销、封装体填充物等的空间要件,元件尺寸成为结晶粒尺寸,所以有比PCB设计大的课题。
Nemotek利用WLP制作image sensor模块,组合光学透镜进行设计,image sensor可以大幅缩小模块的占有面积,生产可以用自动馈电快速制作,可以节约生产成本。
Samsung采用WLP形式制作的image sensor,直接利用晶片类的封装来大幅削减元件尺寸,元件极薄,能够实现最小占有面积。
WLP、WLCSP与将晶片切断成晶圆而形成结晶粒不同,进一步通过线在封装上追加销积体电路制作方式,正因为包装的体积占有量少,所以能够实现WLP、WLCSP相同IC的应用功能,但如切断后的粒径的占有面积那样,WLPWLCSP即使在制造单粒IC的过程中,也可以像一般IC那样打线,在开发不需要填充橡胶的小型化或超小型的微缩设计产品方案时,WLP、WLCSP包装设计方式的IC应用能够达到优秀的产品微缩效果,另外WLPWLCSP元件本身具有极优秀的电气性(因为布线和销少),对于高速传输应用的元件的使用效果更高,元件可以在晶片上加工,因此IC的繁杂的处理也被削减。
WLP、WLCSP小型、轻量
但是,作为问题,WLP、WLCSP体积相当小,随着以往IC的销数增加,WLP、WLCSP形式的封装中使用的间距的要求趋于严格,但是关于电路设计所需的电气性质,基本上与一般IC所需要的电气支援相同WLP、WLCSP的尺寸缩小为微粒尺寸,能够连接到PCB、WLP、WLCSP的接点、线路都极小,PCB的设计方案不像一般IC的应用方案那样轻松。
此外,采用线晶片级封装以降低解决方案的成本和整体尺寸为目的,但是,如果联合导入晶片级封装,则PCB的成本由于采用线晶片级封装,因此需要改善对应的线路和打孔过程PCB能够将特性与WLP、WLCSP元件充分组合,需要避免连接上的问题。特别是在设计方案中使用WLP、WLCSP的话,PCB会变得更加复杂,角色也变得重要。设计时要慎重计划,避免终端产品因PCB质量而产生的稳定性问题。
在我们进行载波设计的情况下,基本上在以往的设计产品中,可用的载波面积越来越小,工程师例如手台型、便携式电话机电子电路等穿着型电子产品、可使用的载波空间非常宝贵为了减少终端设计的行的PCB面积,导入例如WLP、比WLCSP小的IC封装,是已经无法避免的设计趋势。
通过在晶圆阶段进行元件封装,可以大幅节约载波占用面积
WLP、WLCSP由于封装直接建立在“硅”基板上的封装过程,IC基本上不需要使用焊接线,因此对于高频元件可以直接获得更好的高频电性,并且可以实现缩短周期时间的效果。包装可以在晶片工厂完成的同时,也可以节约包装成本,但是对于工程师来说,设计方案也必须考虑削减成本的方向。WLP、WLCSP要素同时PCB成本也必须限制在一定程度的范围内,必须注意平衡设计,或采用线路布局对应。
一般来说,WLP、WLCSP元件的导入在执行PCB线路布局计划之前,工程师首先取得WLP、WLCSP的占有面积(即封装后尺寸),并且对WLP、WLCSP元件确认尺寸/接点误差、接点间距等元件键消息,确认电路布局、可以开始元件挥杆的处理,利用所取得的元件参数进行设计计划,WLP、WLCSP的尺寸和触点变小,IC也必须考虑适合于销的垫设计方案。
PCBSMD、需要与NSMD形式对应的微调
一般来说,只有中、高单价的终端产品可以使用高成本的激光孔PCB的制作方案,激光孔也可以同时组合多层板制作,成本比四层板高得多,对于一些低成本的应用方案,多层板、使用激光孔的设计方案基本上不划算。另一个相对不一般的设计方案是采用行交织铃布纹阵列WLP的元件,并通过在WLP晶片上交错铃球,使产品开发者获得更多可用空间来进行PCB线路布局。但是,实际上WLP组合staggerd bumparay的成本相当高,并且必须在WLP、WLCSP元件的开发时同步考虑,元件的制造难度高,元件成本也提高。
总结
晶圆级晶圆尺寸封装WLP、WLCSP元件对缩小终端产品的尺寸有极好的改善效果,但是PCB设计方案也必须同步升级,结合高密度多层板、雷射开孔的精密工艺进行开发原本IC从元件省去的载波空间、元件成本,部分转嫁到PCB设计和后级的量产制作中,采用更小的元件,产品后级的生产线的打料、加工或修理也会带来一部分难的操作问题,这在进行相关设计之前必须一一考虑。
WLP、WLCSP元件是晶片尺寸包,最终IC的外观、尺寸的包尺寸与晶片大致相同,晶片尺寸包的优点相当多,为了使元件尺寸大幅缩小,使现有IC应有的面积、厚度减小,使元件的重量更轻元件可以利用根据大量生产线生产而适应的自动化上材打材制作,可以降低整体的生产成本。另外WLP、WLCSP元件本身对于高频应用的电特性更好,可以应用于便携式电话、笔记本电脑、可穿戴智能产品等轻量化、需要体积缩小的行动装置,作为大幅削减载波面积、产品重量的重要手段来使用。WLP、WLCSP如果在导入前能够进一步集成晶片级的封装技术,则能够组合再布线层技术、凸起的组合等改善WLP、WLCSP元件设计,能够使WLP、WLCSP元件和PCB的组合在设计上更容易。