影像传感芯片及MEMS的晶圆级芯片尺寸封装技术

　　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。

　　虽然市场需求势头强劲，但影像传感芯片的晶圆级芯片封装在国内外却处于早期发展阶段，难以满足巨大的市场需要。晶方半导体是全球第二家、中国大陆第一家提供晶圆级芯片尺寸封装影像传感器服务的公司，拥有一套完整的系统先进的量产线。

　　晶方半导体从以色列Shellcase公司引进WLCSP技术，结束了国内不能用WLCSP封装影像传感芯片的历史，填补了国内空白；催生并建立了国内WLCSP封装影像传感芯片产业链；晶方在此基础上，在全球率先开发WLCSP在微机电系统(MicroElectromechanical System，MEMS)的应用。传统的MEMS封装没有统一的形式，且封装只能单个进行而不能大批量同时生产，因此封装在MEMS产品总费用中占据70％～80％，封装技术已成为MEMS生产中的瓶颈。传统的MEMS封装不能同时满足消费电子领域中低成本、气体密封性、小尺寸等要求。国家863计划MEMS专家组组长孙长宁指出，MEMS在国内“需求强劲，且增长迅速，有着巨大的市场潜力”。晶方已与全球最大的加速度计MEMS公司签订了合同，既是适应市场的需求，也是对引进、消化、再创新的另一个示范，为积极创造自主知识产权提供物质基础，同时也对同内微纳产业的形成和我国MEMS封装水平的提升具有推动作用。

　　作为国内第一家从事影像传感芯片晶圆级芯片尺寸封装和首次开发WLCSP技术封装微机电系统(MEMS)的晶方半导体科技(苏州)有限公司有着广阔的市场空间和良好的发展前景。它在传统的影像传感芯片产业链中开辟了新的分支链，即“符合WLCSP规范”的芯片设计 芯片制造 芯片WLCSP。封装；同时由于WLCSP封装的产品符合消费类电子产品轻小短薄化和低价化的市场发展要求，使得原来局限于应用在工业电子领域的电子产品(如微机电系统)，因为采用了WLCSP封装，推动和加速了其在消费类电子产品的广泛应用；另外WLCSP作为最前沿的封装技术之一，使用了传统封装技术中没有使用过的物料和设备，这对半导体的物料和设备业提出了新的要求，带动了原有的和催生新的物料和设备供应链，对半导体设备厂商也提供样机测试、验证的平台。

　　4 市场规模

　　先进的技术和卓越的产品为晶方开拓市场赢得了先机和广阔的前景，晶圆级芯片尺寸封装的影像传感器已被广泛应用在摄像手机、数码相机、传真机、数码扫描仪、CD／DVD便携机、电脑内置摄像头、条形码识别仪、汽车智能影像系统及指纹锁等电子产品。

　　晶方立足自身独有的优势，大力开发该封装技术的应用领域，除了影像传感芯片领域，还投向了潜能巨大的MEMS等汽车、医疗电子领域。随着自主研发项目的进行和新的技术成果的出现，新的市场、新的赢利点将不断涌现。公司在2008年将实现建立二厂计划，屑时全球市场占有率将从目前的7％提升到12％。同时根据企业自身发展需要，在适当时机实现上市。

　　5 2007年成绩

　　公司在2005年成立，2006年实现量产，到2007年是一个重要的发展期，无论是在硬件还是在软件方面都在不断完善。公司以质量求生存，以技术求发展，确立五“心”企业发展目标：细心、耐心、恒心、信心和决心，建立了一套完善的人事管理制度，并严格按照该制度进行招聘、选拔、配置、培训、开发、激励、考核公司所需的各类人才，制定并实施各项薪酬福利政策及员工职业生涯计划，调动员工积极性，激发员工的潜能，满足公司持续发展对人力资源的需求，建立例会制度及时了解和监督公司发展状况，调整和制定公司发展计划，实现公司长足发展。

　　公司在2007年实现晶圆封装总量5万片，销售收入11.02亿元，利润5080.5万元，不仅如此，公司还取得了多项荣誉：

　　●2007年度苏州工业园区知识产权工作先进单位

　　●2007年2月5号荣获苏州工业园区“科技创新十佳小巨人奖称号”

　　●2007年10月获得苏州市科技专项资助项目

　　●研发中心被认定为苏州市外资研发机构

　　●研发中心被认定为江苏省外资研发机构

　　●2007年8月通过江苏省高新技术企业认证

　　●入选江苏省首届“产学研”合作洽谈

　　●2007年10月获得江苏省科技重大成果转化专项资金项目

　　●2007年8月入选了由国家发展改革委、信息产业部、海关总署、税务总局四部委联合审核认定的《国家鼓励的集成电路企业（第一批）名单》

　　●“晶圆级封装的影像传感器WLCSP-OC-I”被列入2007年度国家重点新产品计划

　　●荣获2007年度中国半导体创新产品和技术奖

　　晶方重视高端的核心技术、关键技术和优秀人才，努力保持在该领域处于国际领先地位，并且加大消化吸收再创新的资金投入，为创新提供坚实的保障，为消化吸收再创新提供良好的环境。同时晶方拥有一支年轻优秀的工作团队，吸纳了以色列、中国台湾、中国大陆的三方人士，充分融合了以色列的技术和营销、中国台湾的建厂管理和成本控制、大陆的市场渠道和客房服务三方面的优势。凭借着决策层的卓识远虑、自主创新意识、凭借着公司雄厚的科研开发能力、卓越的产品性能，晶方正日益成为全球封装行业知名的服务商。