卓胜微的晶圆级封装技术(WLP,Wafer Level Package)是一种在晶圆未切割前直接对整片晶圆进行封装加工的先进技术,其核心原理是通过在晶圆层面完成芯片的封装、互联、保护等工艺,最终实现芯片小型化、高集成度和高性能的目标。具体工作原理可拆解为以下几个关键环节:
一、晶圆级封装的核心逻辑:从 “单芯片封装” 到 “整片晶圆加工”
传统芯片封装通常是先将晶圆切割为单个裸芯片(Die),再对单个芯片进行引线键合、塑封等工艺;而晶圆级封装则跳过 “切割” 环节,直接以整片晶圆为单位进行封装流程,完成后再切割成单个封装好的芯片。这种模式大幅减少了单个芯片的加工步骤,同时通过晶圆级的批量处理提升效率、降低成本,并实现更小的封装尺寸(接近芯片本身大小,即 “芯片级封装”)。
二、关键工艺步骤及原理
卓胜微的滤波器晶圆级封装技术针对射频前端滤波器的特性(如高频信号传输、抗干扰需求、小型化要求等),在通用晶圆级封装基础上进行了定制化优化,核心步骤包括:
1. 晶圆预处理与表面制备
- 原理:对完成制造的滤波器晶圆(如 SAW 滤波器的压电晶圆、BAW 滤波器的半导体晶圆)进行表面清洁、平整度处理,去除杂质和缺陷,为后续封装工艺提供稳定的基底。
- 射频适配优化:针对滤波器的高频信号传输需求,需确保晶圆表面无多余介质干扰,避免信号损耗或反射。
2. ** Redistribution Layer(RDL,重布线层)制备 **
- 原理:通过光刻、电镀等工艺在晶圆表面制作金属布线层(通常为铜或铝),将芯片内部的 Pad(焊盘)从原始位置 “重布线” 到封装外部的 I/O 焊盘,实现芯片与外部电路的互联。
- 优势:RDL 可灵活设计布线走向,突破传统引线键合的空间限制,支持更多 I/O 接口,同时缩短信号传输路径,降低高频信号的延迟和损耗,适配滤波器对信号完整性的要求。
3. 封装保护层形成
- 原理:在晶圆表面(包括芯片和 RDL 层)涂覆绝缘保护材料(如环氧树脂、氮化硅等),通过光刻定义开窗区域(露出外部焊盘),形成对芯片核心结构的物理保护和环境隔离(防潮、防氧化、防机械损伤)。
- 滤波器适配:保护层需具备低介电常数、高绝缘性,避免对滤波器的高频信号产生干扰,同时满足汽车电子等场景的高可靠性要求(如耐温、耐振动)。
4. 凸点(Bump)制作
- 原理:在 RDL 层的外部焊盘位置制作金属凸点(如锡球、铜柱凸点),作为封装后芯片与 PCB 板或其他模组的连接点。凸点的尺寸和间距可根据需求设计,支持高密度互联。
- 作用:替代传统引线键合的金线 / 铜线,实现更紧密的连接,进一步缩小封装体积,同时提升热传导效率,帮助滤波器散热(尤其高频工作时)。
5. 晶圆切割与测试
- 原理:完成上述工艺后,通过精密切割设备(如激光切割、金刚石刀片切割)将整片晶圆分割为单个封装好的芯片(WLP 芯片),随后进行最终的电学性能测试(如滤波器的频率响应、插入损耗、隔离度等),筛选合格产品。
三、针对滤波器的技术优化方向
卓胜微的晶圆级封装技术结合滤波器(尤其是 SAW、MAX-SAW 等)的特性,在以下方面进行了针对性设计:
- 低损耗互联:通过优化 RDL 金属材料(如高导电率铜)和布线结构,减少高频信号在传输中的损耗,确保滤波器的插入损耗指标达标。
- 小型化与集成化:通过晶圆级批量加工,封装尺寸接近芯片本身(尺寸缩减 30% 以上),支持滤波器与射频开关、低噪声放大器(LNA)等集成为模组(如 L-PAMiD),满足智能手机、智能穿戴等设备的轻薄化需求。
- 异构集成兼容:支持基于 12 英寸晶圆载体的异构集成,可将不同工艺的芯片(如滤波器、功率放大器)通过晶圆级封装堆叠或并排集成,实现更高的系统级功能,如卓胜微的 L-PAMiD 模组即集成了自产 MAX-SAW 滤波器。
四、核心优势总结
卓胜微的晶圆级封装技术通过 “晶圆级批量加工 + RDL 重布线 + 高密度凸点互联” 的核心原理,实现了滤波器产品的小型化、高集成度、高性能(低损耗、高信号完整性)和低成本,同时适配多场景可靠性需求,为其射频前端模组的国产替代和市场拓展提供了关键支撑。