详解WLCSP封装流程

时间:2026-06-17
   WLCSP 区别于传统封装模式,其特点是在整片完整晶圆上完成所有封装、布线、植球工序,再切割分粒。成品封装尺寸与芯片裸片尺寸几乎一致,具备体积极小、引脚密度高、散热好、寄生参数低、成本可控的优势,广泛应用于手机、可穿戴设备、传感器、射频芯片、电源管理芯片等微型化、高性能场景。
  WLCSP 主要分为扇入型(Fan - In WLCSP)和扇出型(Fan - Out WLCSP)两大主流类型,其中扇入型工艺成熟、应用广,是消费电子芯片的主流选择。
  WLCSP 的关键工艺步骤众多,包括超声波清洗晶圆以去除杂质等保障封装良率;在晶片上旋转聚酰亚胺等聚合物并固化形成介电层实现电路隔离与防护;通过光刻技术打开通孔、蚀刻、电镀等一系列操作完成重新分布金属层(RDL)工艺,重新排布引脚位置、拓宽焊盘间距;进行电镀焊料、回流焊料等操作。
  此次对 WLCSP 封装流程的详细解读,将有助于相关企业更好地掌握这一先进封装技术,推动半导体行业的进一步发展。

  一、WLCSP 概述

  WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package,晶圆级芯片尺寸封装)是半导体先进封装的技术之一。与传统封装 “先切单颗芯片、再逐颗封装” 的模式不同,WLCSP 在整片完整晶圆上完成所有封装、布线、植球工序,再切割分粒。其成品封装尺寸与芯片裸片尺寸几乎一致,具有体积极小、引脚密度高、散热好、寄生参数低、成本可控等优势,广泛应用于手机、可穿戴设备、传感器、射频芯片、电源管理芯片等微型化、高性能场景。

  二、WLCSP 主流类型
  WLCSP 主要分为扇入型(Fan - In WLCSP)和扇出型(Fan - Out WLCSP)。其中扇入型工艺成熟、应用广,是消费电子芯片的主流选择。
  三、WLCSP 关键工艺步骤
  超声波清洗晶圆
  封装工艺对晶圆表面洁净度、平整度要求极高,预处理环节的目的是去除晶圆表面的杂质、氧化层、粉尘与残留有机物,避免后续工艺出现分层、断路、虚焊等缺陷,是保障封装良率的前置关键步骤。
  沉积绝缘介质层
  在晶片上旋转聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)或聚苯并双恶唑(PBO)等聚合物并固化 1 小时,形成 4 - 7μm 厚的介电层。晶圆表面的芯片铝焊盘、精密电路极易受潮、氧化和机械损伤,因此预处理完成后,需在晶圆正面沉积绝缘介质层,实现电路隔离与防护,这是 WLCSP 的基础工序。
  光刻相关操作
  涂上光刻胶。
  mask 对准。
  使用光刻技术(对准和曝光)打开光刻胶的通孔。
  蚀刻 PI、BCB 或 PBO。
  剥去光刻胶。
  溅射与电镀操作
  在整个晶片上溅射 Ti 和 Cu。
  应用光刻胶和掩模对准器或步进器,然后使用光刻技术打开再分布迹线位置。
  在光刻胶开口中电镀铜。
  电镀镍(可选)。
  剥去光刻胶。
  蚀刻掉 Ti/Cu 以获得 RDL(重新分布金属层)。芯片原始铝焊盘通常排布密集、间距极小,无法直接匹配 PCB 板的贴装规格,RDL 工艺的作用就是重新排布引脚位置、拓宽焊盘间距。
  bump 焊盘相关操作
  应用光刻胶和掩模,然后使用光刻技术在光刻胶上打开所需 bump 焊盘的通孔,并覆盖再分布迹线。
  蚀刻 PI、BCB 或 PB。
  剥去光刻胶。
  在整个晶片上溅射 Ti 和 Cu。
  应用光刻胶和掩模,然后使用光刻技术打开 bump 焊盘上的通孔,以暴露出具有 UBM 的区域。
  对铜芯进行电镀。
  电镀焊料。
  剥去光刻胶。
  蚀刻掉 Ti/Cu。
  回流焊料
  涂上助焊剂并回流焊料。
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