圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)是指在圆片状态下完成再布线,凸点下金属和焊锡球的制备,以及圆片级的探针测试,然后再将圆片进行背面研磨减薄,最终切割形成单颗芯片的一种封装形式。该种封装的最终的封装尺寸与芯片的尺寸相同,通过芯片表面的焊锡球凸点与 PCB 形成连接。
圆片级芯片尺寸封装源自于倒装芯片技术。20世纪60年代,美国 IBM 公司首先研发了可控塌陷芯片连接(C4)技术;20世纪90年代,-些拥有圆片凸块技术的公司研发了圆片级芯片尺寸封装技术。
圆片级芯片尺寸封装的主要优势是轻、薄、短、小,主要用于手机等便携产品中,包括电源管理器件(PMIC)、集成无源组件(ID)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、射频前端 (RF Front End) 等。
由于需要将 WICSP 直按组装到 PCB 上,受制于 PCB 技术及表面贴装工艺能力,目前 WLCSP 的焊球节距较大,通常为 0. 5mm 或 0.4mom。由于硅芯片与PCB 的热膨胩系数不同,较大的芯片尺寸会因存在较大的热应力而导致焊锡球的热疲劳失效,所以 WICSP 的封装尺寸通常都小于 6mmx6mm。
按照芯片10端子铝垫位置与焊锡球相对位置的差异,WLCSP 可分为 BoP-WICSP ( Bump on Pad- WLCSP)和 RDL-WICSP ( Redistribution Laver- WICSP)两类。如果芯片表面的I/0端子已经按照最终封装焊球的位置进行阵列排布,这样可以直接在铝垫的上方生长 UBM (Under Bump Metalization)并放置焊球,如左图所示;如果芯片上的I/0 端子铝垫不是阵列分布,或者其位置与最终焊球的位置不同,需要通过再布线对I/0端子的位置进行再分布,如右图所示。

市场上也有一种特殊的 WLCSP 结构,其商业名称为 Super CSP。与上述WICSP 不同,其凸点下金属层为厚的铜柱 (Cu Metal Post),且铜柱被包封材料包覆,如下图所示。

在 BOP-WICSP 和 RDL-WLCSP 中,为了缓解焊球凸点和再布线层对芯片产生的应力,会在芯片表面和再布线层表面涂覆一层高分子薄膜材料,该层高分子薄膜材料层称为再钝化层(Repassivation Layer)。目前,业界主要使用的再钝化层材料有聚酰亚胺(Polymide, FI)、聚苯并咪唑 (Polybenzoxazole, PBO)和苯并环丁烯 (Benzocyclobutene, BCB)。