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影像传感芯片及MEMS的晶圆级芯片尺寸封装技术

时间:2012-02-01 13:29:47来源:MEMSweekly 作者:IOTer 点击:
晶方半导体是中国大陆第一家拥有Shellcase封装技术的中方控股企业,也是国内第一家拥有可量产的WLCSP技术封装影像传感芯片(CCD和CMOS)的公司,填补了国内在该项技术领域的空白,而且全球首次开发微机电系统(MEMS)封装的WLCSP技术,成功实现了技术革新和封装领域的多样化,为建设创新型企业迈出了重要的一步。
晶方半导体科技(苏州)有限公司是一家居于领导地位的晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)的高科技企业。公司于2005年6月10日在苏州工业园区注册成立,总投资6500万美元,公司由中新苏州工业园区创业投资有限公司、英菲尼迪-中新创业投资企业、以色列Engineering and IP Advanced Tech-nologies Ltd.(原Shellcase公司)、Omnivision公司等五家共同投资。晶方半导体是中国大陆第一家拥有Shellcase封装技术的中方控股企业,也是国内第一家拥有可量产的WLCSP技术封装影像传感芯片(CCD和CMOS)的公司,填补了国内在该项技术领域的空白,而且全球首次开发微机电系统(MEMS)封装的WLCSP技术,成功实现了技术革新和封装领域的多样化,为建设创新型企业迈出了重要的一步。

  1 技术引进背景

  原以色列Shellcase公司(现更名为Engineeringand IP Advanced Technologies Ltd.)是全球唯一一家拥有半导体晶圆级芯片尺寸封装技术的公司。它所研发的ShellOP,ShellOC,ShellUT等半导体晶圆级封装技术居世界领先地位。十年前,Shellcase公司开始将它的技术转化为产品,然而由于种种因素导致成本太高,Shellcase的工厂始终处于样品试生产阶段。在五年多的量产目标期间,仅生产方面每月亏损50万美元以上,即使到了2004~2005年度也无法让该技术得以量产,该项高科技只能待孵于Shellcase的实验室中。至2004年底,该晶圆级尺寸封装市场萎缩,Shellease公司财务状况不佳:亏损9000万美元,另外亏欠外债2000万美元,以致公司濒临破产。

  中新创投和Infinity在仔细评估其技术的先进性,进行市场调研,充分考虑作为其主要产品的光学图像传感器在国内外发展的市场趋势,分析了国内半导体产业链的成熟度,并确认这是半导体封装行业的革命性技术的前提下,共同寻找了1950万美元的资金(中新创投出资500万美元,Infinity出资450万美元,IDB/Infinity融资1000万美元),投资Shellcase公司,而此时Shellcase由于连年亏损市值仅500万美元,以此中新创投和Infinity取得了该公司72%的控股权,并出资成立了晶方半导体科技(苏州)有限公司。

  2 创新性

  晶圆级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip SizePackaging,WLCSP)技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术,封装后的芯片尺寸与裸片完全一致。它彻底颠覆了传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier,CLCC)、有机无引线芯片载具(Organic LeadlessChip Carrier,OLCC)和数码相机模块式的模式,顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。该技术封装后的芯片尺寸达到了微型化极限,芯片成本随着芯片减小和晶圆增大而显著降低,是未来可把IC设计、晶圆制造、封装测试、基板厂整合为一体的领先技术,是当前封装领域的热点和未来的发展趋势。晶方半导体在引进以色列Shellcase的WLCSP技术基础上,坚持引进、消化、吸收、再创新的思路,围绕封装工艺的革新、封装结构的创新、新产品的开发等项目进行,取得了多项自主知识产权。

  在封装工艺的革新方面,解决了以下主要问题:

  (1)降低了影像传感芯片封装的内污染问题,内污染是影像传感芯片的主要杀手之一;

  (2)减小了蚀刻槽内芯片电极与外引线的电连接失效几率;

  (3)减少了机械切割时芯片脱离现象;

  (4)减少了机械半切后沉积金属的时间。

  在封装结构的创新方面,完成了以下工作:

  (1)开发了封装成本更低、晶圆利用率更高、封装厚度更薄的封装工艺;

  (2)独创侧面开槽的L型和N型的电连接结构,提高芯片侧面电连接的可靠性;

  (3)首创了双层线路方案,使得用WLCSP技术封装具有更多电极的影像传感芯片成为现实;

  (4)开发了玻璃上集成红外过滤薄膜的封装工艺,在减小封装厚度(取代独立的玻璃和芯片)的同时,提高了成像质量。

  在新产品的开发方面:

  (1)研发WLCSP封装加速度计微机电系统的工艺(MEMS);

  (2)研发WLCSP封装数字化光处理器件的工艺;

  (3)制作光波导工艺。

  3 对相关产业的意义

  影像传感芯片作为数字影像产品的门户,出现了巨大的市场需求,近几年来,全球数字影像产品如数字相机、PC Camera、数字摄录像机、相机手机、光学鼠标等在市场均出现热卖。尤其在数字影像科技与无线传输、宽带通讯技术的推动下,便携式数字产品越来越进人寻常百姓家。从2003年到2007年之需求量年复合平均成长率达30.3%。法国Yole Development分析表明,2010年全球MEMS器件市场增长到98.6亿美元,年复合增值率13%。据市场预测,WLCSP封装的年营业收入增长率17.58%,远远高于其他封装技术,WLCSP封装影像传感芯片的市场份额由去年的15%升至30%左右。便携式数字电子影像产品要求轻小短薄化、功能多样化、低成本化,而传统的引线键合封装不能满足这些要求。 (责任编辑:ioter)
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