Wat is WLP (wafer-level package)?

Behuizing waarbij herbedrading en externe aansluitingen nog op waferniveau worden gevormd en pas daarna wordt gesingulariseerd. Resulteert in een kleine behuizing met vrijwel de afmetingen van de chip.

Japanse benaming: WLP(ウエハレベルパッケージ)

“WLP (wafer-level package)” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Packaging en montage.

Vakgebied: Packaging en montage

Hoe een wafer-level package wordt gebouwd

Bij een wafer-level package (WLP) worden de packagingstappen in één keer op de hele wafer uitgevoerd in plaats van op afzonderlijke dies. Bovenop de passivatie van de chip wordt een polymeer diëlektricum aangebracht en worden koperen redistributielagen (RDL) geplat die signalen van de bondpads met fijne pitch naar een grover raster van aansluitposities leiden. Op die posities wordt under-bump metallization gevormd en worden soldeerballen aangebracht. Pas daarna wordt de wafer gedicet. Omdat elke die parallel wordt verwerkt met lithografie en plating zoals in een waferfab, voegt de package vrijwel geen oppervlak toe en dalen de kosten per die naarmate er meer dies per wafer zijn.

Fan-in- versus fan-out-WLP

Bij fan-in-WLP moeten de redistributiebedrading en de soldeerballen binnen de contour van de die passen, dus de package is precies zo groot als de die en het aantal aansluitingen wordt beperkt door het die-oppervlak en de ballpitch. Fan-out-WLP heft die beperking op: gedicete known-good dies worden met tussenruimte op een carrier geplaatst en ingebed in mold compound tot een gereconstitueerde wafer. De RDL kan dan voorbij de rand van de die doorlopen over het moldgebied, wat meer I/O mogelijk maakt. Fan-out heeft geen laminaatsubstraat nodig en is dun, en wordt daarom zelfs voor smartphoneprocessors gebruikt.

WLP versus andere chip-scale packages

Een chip-scale package (CSP) is elke package die niet groter is dan ongeveer 1,2 keer het die-oppervlak, meestal met ballaansluitingen in BGA-stijl aan de onderkant. Veel CSP's monteren de die nog steeds op een klein substraat met wire bonds of flip-chip-bumps. Een fan-in-WLP is het grensgeval van een CSP: er is helemaal geen apart substraat en de contour van de package is gelijk aan de die. Dat maakt het de kleinste en dunste optie, met zeer korte verbindingen die de parasitaire inductantie laag houden, wat goed past bij hoogfrequente onderdelen en power-management-onderdelen.

Ontwerpafwegingen

Zonder substraat ertussen wordt het silicium vrijwel direct op de printplaat gesoldeerd. Silicium en printplaatmaterialen zetten verschillend uit met de temperatuur, dus thermische cycli belasten de soldeerverbindingen, en die belasting neemt toe met de grootte van de die. Fan-in-WLP komt daarom het meest voor bij relatief kleine dies met een bescheiden aantal pinnen, zoals power-management-chips, sensoren en RF-componenten in telefoons en wearables. Grotere dies of dies met meer I/O stappen over op fan-out-WLP of op conventionele flip-chip-packages. Ook de kale siliciumranden vragen zorg tijdens hantering en printplaatassemblage.

Nu oefenen: vragen over WLP (wafer-level package)

Welke eigenschap van wafer level package (WLP) is juist?

  1. ADe chips worden eerst één voor één uitgesneden en daarna wordt de behuizing gemonteerd
  2. BDe chip wordt met hars gesmolten om de vorm te maken
  3. CHerbedrading en externe aansluitingen worden in waferstaat gevormd en daarna wordt in afzonderlijke stukken gesneden
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Herbedrading en externe aansluitingen worden in waferstaat gevormd en daarna wordt in afzonderlijke stukken gesneden

Bij WLP worden in waferstaat, vóór het zagen, herbedradingslagen en soldeerballen in één keer gevormd en pas daarna wordt in afzonderlijke chips gesneden. Er is fan-in, waarbij de aansluitingen binnen het chipoppervlak blijven, en fan-out, waarbij een gereconstrueerde wafer wordt gemaakt waarin chips in hars zijn ingebed en de bedrading tot buiten de chip wordt uitgebreid. Omdat fan-out zonder substraat dun kan worden gemaakt, wordt het ook gebruikt voor onder meer processors van smartphones.

Veelgestelde vragen

Waar staat WLP voor bij halfgeleiderpackaging?

WLP staat voor wafer-level package: een package waarvan de redistributiebedrading en soldeeraansluitingen op de hele wafer worden gevormd voordat die in afzonderlijke chips wordt gedicet.

Wat is het verschil tussen fan-in- en fan-out-WLP?

Fan-in-WLP houdt alle aansluitingen binnen de contour van de die, zodat de package precies die-formaat heeft maar het aantal I/O beperkt is. Fan-out-WLP bedt dies in mold compound in, zodat bedrading en ballen voorbij de rand van de die kunnen doorlopen.

Is WLP hetzelfde als CSP?

WLP is één type chip-scale package. CSP omvat elke package tot ruwweg 1,2 keer het die-oppervlak, terwijl een fan-in-WLP precies even groot is als de die en geen apart substraat heeft.

“WLP (wafer-level package)” in de toelichting

Vragen met “WLP (wafer-level package)” (2)

  1. Welke eigenschap van wafer level package (WLP) is juist?
  2. Welke uitleg over CSP (chip size package) is juist?

Verwante termen

CSP (chip scale package) BGA Backgrinding Dicing Die bonding Flip-chip Leadframe Reflow-solderen Thermische weerstand Underfill

Naar de woordenlijst