Wafer-Level-Packaging erklärt:Vorteile für die IC-Herstellung

Unter Wafer-Level-Packaging versteht man die Herstellung integrierter Schaltkreise, indem um jeden Schaltkreis eine Verpackung angebracht wird, bevor der Wafer, auf dem sie hergestellt werden, in einzelne Schaltkreise aufgeteilt wird. Aufgrund der Vorteile hinsichtlich der Komponentengröße sowie der Produktionszeit und -kosten erfreut sich diese Technik in der Industrie für integrierte Schaltkreise rasch wachsender Beliebtheit. Eine auf diese Weise hergestellte Komponente wird als eine Art Chip-Scale-Package betrachtet. Das bedeutet, dass seine Größe nahezu der des darin befindlichen Chips entspricht, auf dem sich die elektronischen Schaltkreise befinden.

Die herkömmliche Herstellung integrierter Schaltkreise beginnt im Allgemeinen mit der Produktion von Siliziumwafern, auf denen Schaltkreise hergestellt werden. Ein reiner Siliziumblock wird typischerweise in dünne Scheiben, sogenannte Wafer, geschnitten, die als Grundlage für den Aufbau mikroelektronischer Schaltkreise dienen. Diese Schaltkreise werden durch einen Prozess getrennt, der als Wafer-Dicing bekannt ist. Sobald sie getrennt sind, werden sie in einzelne Komponenten verpackt und Lötanschlüsse werden auf das Paket aufgebracht.

Die Wafer-Level-Verpackung unterscheidet sich von der herkömmlichen Fertigung in der Art und Weise, wie die Verpackung angebracht wird. Anstatt die Schaltkreise aufzuteilen und dann die Verpackung und die Leitungen anzubringen, bevor mit dem Testen fortgefahren wird, werden mit dieser Technik mehrere Schritte integriert. Die Ober- und Unterseite des Gehäuses sowie die Lötanschlüsse werden vor dem Wafer-Dicing auf jeden integrierten Schaltkreis aufgebracht. Die Tests finden typischerweise auch vor dem Wafer-Dicing statt.

Wie viele andere gängige Komponentengehäusetypen sind integrierte Schaltkreise, die mit Wafer-Level-Gehäusen hergestellt werden, eine Art Oberflächenmontagetechnologie. Oberflächenmontierte Geräte werden direkt auf die Oberfläche einer Leiterplatte aufgebracht, indem am Bauteil befestigte Lotkugeln geschmolzen werden. Wafer-Level-Komponenten können typischerweise ähnlich wie andere oberflächenmontierte Geräte verwendet werden. Beispielsweise können sie häufig auf Bandspulen für den Einsatz in automatischen Bauteilplatzierungssystemen, sogenannten Pick-and-Place-Maschinen, erworben werden.

Durch die Implementierung von Wafer-Level-Packaging können zahlreiche wirtschaftliche Vorteile erzielt werden. Es ermöglicht die Integration von Waferherstellung, -verpackung und -prüfung und optimiert so den Herstellungsprozess. Eine verkürzte Fertigungszykluszeit erhöht den Produktionsdurchsatz und senkt die Kosten pro hergestellter Einheit.

Die Wafer-Level-Verpackung ermöglicht außerdem eine geringere Packungsgröße, was Material spart und die Produktionskosten weiter senkt. Noch wichtiger ist jedoch, dass die reduzierte Packungsgröße die Verwendung von Komponenten in einer größeren Vielfalt fortschrittlicher Produkte ermöglicht. Der Bedarf an kleineren Komponentengrößen, insbesondere einer geringeren Gehäusehöhe, ist einer der Hauptmarkttreiber für Wafer-Level-Packaging.

Mit Wafer-Level-Packaging hergestellte Komponenten werden häufig in der Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefonen verwendet. Dies ist größtenteils auf die Marktnachfrage nach kleineren, leichteren Elektronikgeräten zurückzuführen, die auf immer komplexere Weise eingesetzt werden können. Beispielsweise werden viele Mobiltelefone für eine Vielzahl von Funktionen verwendet, die über das einfache Telefonieren hinausgehen, beispielsweise zum Aufnehmen von Fotos oder zum Aufzeichnen von Videos. Wafer-Level-Packaging wurde auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt. Sie werden beispielsweise in Reifendrucküberwachungssystemen für Kraftfahrzeuge, implantierbaren medizinischen Geräten, militärischen Datenübertragungssystemen und mehr verwendet.

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