Was ist Wafer-Level-Packaging?
Unter Wafer-Level-Packaging versteht man die Herstellung von integrierten Schaltkreisen, indem um jeden Schaltkreis herum ein Gehäuse angebracht wird, bevor der Wafer, auf dem sie hergestellt werden, in einzelne Schaltkreise aufgeteilt wird. Diese Technik hat in der Industrie für integrierte Schaltkreise aufgrund von Vorteilen hinsichtlich der Bauteilgröße sowie der Produktionszeit und der Kosten rasch an Popularität gewonnen. Eine auf diese Weise hergestellte Komponente wird als eine Art Chip-Scale-Package angesehen. Dies bedeutet, dass seine Größe nahezu der Größe des Chips entspricht, auf dem sich die elektronische Schaltung befindet.
Die konventionelle Herstellung von integrierten Schaltkreisen beginnt im Allgemeinen mit der Herstellung von Siliziumwafern, auf denen Schaltkreise hergestellt werden. Ein reiner Siliziumblock wird typischerweise in dünne Scheiben geschnitten, die als Wafer bezeichnet werden und als Grundlage für den Aufbau mikroelektronischer Schaltkreise dienen. Diese Schaltkreise werden nach einem als Wafer-Dicing bekannten Verfahren getrennt. Sobald sie getrennt sind, werden sie in einzelne Komponenten verpackt, und Lötdrähte werden auf die Verpackung aufgebracht.
Verpackungen auf Wafer-Ebene unterscheiden sich von der herkömmlichen Herstellung darin, wie die Verpackung aufgebracht wird. Anstatt die Schaltkreise zu trennen und dann die Verpackung und die Zuleitungen aufzubringen, bevor mit dem Testen fortgefahren wird, werden mit dieser Technik mehrere Schritte integriert. Die Ober- und Unterseite des Gehäuses und die Lötdrähte werden vor dem Waferschneiden auf jede integrierte Schaltung aufgebracht. Das Testen findet typischerweise auch vor dem Waferschneiden statt.
Integrierte Schaltkreise, die mit Wafer-Level-Packaging hergestellt werden, sind wie viele andere gängige Komponentengehäusetypen eine Art Oberflächenmontagetechnologie. Oberflächenmontierte Bauelemente werden direkt auf die Oberfläche einer Leiterplatte aufgebracht, indem an dem Bauelement angebrachte Lötkugeln geschmolzen werden. Wafer-Level-Komponenten können normalerweise ähnlich wie andere Geräte zur Oberflächenmontage verwendet werden. Beispielsweise können sie häufig auf Bandspulen zur Verwendung in automatischen Bestückungssystemen, die als Bestückungsautomaten bekannt sind, gekauft werden.
Mit der Implementierung von Wafer-Level-Packaging können eine Reihe von wirtschaftlichen Vorteilen erzielt werden. Es ermöglicht die Integration der Waferherstellung, -verpackung und -prüfung, wodurch der Herstellungsprozess rationalisiert wird. Die verkürzte Produktionszykluszeit erhöht den Produktionsdurchsatz und senkt die Kosten pro produzierter Einheit.
Das Verpacken auf Wafer-Ebene ermöglicht auch 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. Das Erfordernis einer kleineren Bauteilgröße, insbesondere einer verringerten Packungshöhe, ist einer der wichtigsten Markttreiber für Verpackungen auf Waferebene.
Mit Wafer-Level-Packaging gefertigte Komponenten werden häufig in der Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefonen eingesetzt. Dies ist hauptsächlich auf die Nachfrage des Marktes nach kleinerer, leichterer Elektronik zurückzuführen, die auf immer komplexere Weise eingesetzt werden kann. Beispielsweise werden viele Mobiltelefone für eine Vielzahl von Funktionen verwendet, die über das einfache Telefonieren hinausgehen, beispielsweise zum Aufnehmen von Fotos oder zum Aufnehmen von Videos. Wafer-Level-Verpackungen wurden auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden sie in Reifendrucküberwachungssystemen für Kraftfahrzeuge, implantierbaren medizinischen Geräten, militärischen Datenübertragungssystemen und mehr verwendet.