來源：先進封裝技術(shù)與工藝

在后摩爾時代，扇出型晶圓級封裝（FOWLP） 已成為實現(xiàn)異構(gòu)集成、提升I/O密度和縮小封裝尺寸的關(guān)鍵技術(shù)路徑。與傳統(tǒng)的扇入型（Fan-In）封裝不同，F(xiàn)OWLP通過將芯片重新排布在重構(gòu)晶圓上，利用塑封料（EMC） 擴展芯片面積，從而在芯片范圍之外提供額外的I/O連接空間。根據(jù)工藝流程的差異，F(xiàn)OWLP主要分為三大類：芯片先裝（Chip-First）面朝下、芯片先裝面朝上以及RDL先制。本文將深入剖析這三種工藝的具體流程、關(guān)鍵技術(shù)難點及優(yōu)劣勢對比。

01芯片先裝面朝下工藝

這是最早實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的FOWLP工藝，以英飛凌的eWLB技術(shù)為代表。其核心邏輯是先將芯片貼裝在臨時載板上，再進行塑封和重布線。

該工藝的典型流程起始于一個臨時載板，通常為金屬或硅材質(zhì)。首先，在載板上層壓一層熱釋放膠帶。接著，利用高精度的貼片機將經(jīng)過測試的良品芯片（KGD）以有源面朝下的方式精確放置在膠帶上。

隨后進行壓縮模塑，將塑封料填充在芯片周圍，形成重構(gòu)晶圓。在塑封固化后，通過加熱使熱釋放膠帶失去粘性，從而將重構(gòu)晶圓與臨時載板分離（即解鍵合）。此時，芯片的有源面和塑封料表面處于同一平面。

接下來，通過物理氣相沉積（PVD） 濺射Ti/Cu作為種子層，利用光刻和電鍍工藝制作重布線層（RDL） 和鈍化層。最后，在RDL的末端制作凸點下金屬層（UBM） 并植入焊球（Solder Balls），經(jīng)切割后完成封裝。

芯片先裝FOWLP工藝流程示意圖

技術(shù)挑戰(zhàn)： 此工藝最大的痛點在于芯片偏移（Die Shift）。在塑封過程中，流動的塑封料會對芯片產(chǎn)生推力，導致芯片位置偏離預設(shè)坐標。此外，重構(gòu)晶圓在固化冷卻過程中，由于硅芯片與塑封料的熱膨脹系數(shù)（CTE） 差異，會產(chǎn)生嚴重的翹曲（Warpage）。這種位置偏移和翹曲會導致后續(xù)光刻對準困難，造成RDL與芯片焊盤連接失效，嚴重影響良率。

02芯片先裝面朝上工藝

為了應對面朝下工藝中的部分局限性，面朝上工藝應運而生。其流程差異主要在于芯片的放置方向和互連方式。

在此流程中，芯片以有源面朝上的方式通過芯片貼裝膜（DAF） 固定在載板上。在進行壓縮模塑覆蓋整個芯片后，不需要立即解鍵合。相反，必須通過研磨工藝減薄塑封層，直到暴露出芯片表面的銅柱或以其他方式顯露電極。

隨后，在平整的塑封面上制作RDL，通過電鍍通孔連接到芯片電極。這種方式可以通過增加銅柱的高度來適應3D封裝的需求。

技術(shù)優(yōu)劣： 面朝上工藝通過銅柱延伸了連接距離，有利于散熱和應力緩沖。然而，研磨過程控制精度要求極高，一旦研磨過度損傷芯片電路，或者研磨不足導致連接開路，都會導致報廢。此外，芯片背部貼裝在載板上，雖然減少了部分水平偏移，但垂直方向的共面性仍是挑戰(zhàn)。

03RDL先制工藝

隨著高性能計算對I/O密度和多層RDL需求的增加，RDL先制工藝（亦稱Chip-Last）逐漸成為高端封裝（如臺積電InFO技術(shù)）的首選。與前兩者不同，該工藝先在載板上制作RDL，再貼裝芯片。

流程首先在涂有犧牲層（Sacrificial Layer） 的載板上，通過PVD和電鍍工藝制作精細的RDL線路和介電層。這一步類似晶圓廠后道工藝，可以實現(xiàn)極小的線寬線距（L/S）。RDL制作完成后，將芯片通過倒裝（Flip-Chip） 或直接鍵合的方式貼裝在RDL上。隨后進行塑封，并在塑封體背部進行研磨或開孔。最后，去除載板并釋放犧牲層，露出RDL的接觸焊盤用于植球。

FOWLP上的RDL

核心優(yōu)勢：

良率提升：由于RDL是在平整的載板上預先制作的，若RDL出現(xiàn)缺陷，可以由光學檢測剔除，避免了將昂貴的良品芯片（KGD） 貼裝在壞的RDL上，從而顯著降低了成本風險。

高密度互連：避免了芯片先裝工藝中塑封后的表面不平整問題，能在載板上實現(xiàn)更精細的布線（例如2μm/2μm L/S），非常適合高密度集成的應用處理器（AP） 封裝。

在上述三種FOWLP工藝中，芯片先裝（面朝下） 因其工藝路徑短、成本低，依然是中低端市場的主流選擇，但必須嚴格控制芯片偏移和翹曲問題。芯片先裝（面朝上） 則在特定的3D堆疊場景中由于銅柱互連的存在占有一席之地。而RDL先制盡管流程較長、成本較高，但憑借其對已知良品載板的篩選能力以及對高密度布線的支持，已確立了其在高性能計算和高端移動終端封裝領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。

隨著板級扇出型封裝（FOPLP） 的興起，這些工藝正逐漸從晶圓級向大尺寸面板級轉(zhuǎn)移，這對光刻設(shè)備的焦深、貼片機的速度以及電鍍均勻性提出了更嚴苛的挑戰(zhàn)。未來的競爭焦點將集中在如何在擴大面板尺寸以降低成本的同時，通過材料創(chuàng)新和應力模擬來有效抑制翹曲，實現(xiàn)高可靠性的異構(gòu)集。