先進(jìn)封裝的三大核心技術(shù)

一、晶圓級(jí)封裝（WLP - Wafer Level Package）

1. 概念與原理

• 晶圓級(jí)封裝是指直接在晶圓上進(jìn)行封裝的技術(shù)。在晶圓制造完成后，不需要將芯片切割下來就進(jìn)行封裝工藝，最后再將封裝好的芯片切割成單個(gè)的封裝體。這種封裝方式大大減小了封裝尺寸，提高了封裝密度。例如，傳統(tǒng)的封裝方式可能需要對(duì)單個(gè)芯片進(jìn)行引線鍵合等操作，而晶圓級(jí)封裝可以在晶圓層面一次性完成多個(gè)芯片的部分封裝工序，減少了工序復(fù)雜度和空間占用。晶圓級(jí)封裝技術(shù)主要包括扇入型（Fan - In）和扇出型（Fan - Out）封裝等形式。扇入型封裝是將芯片的I/O（輸入/輸出）端口重新布線到芯片的邊緣，而扇出型封裝則是將芯片的I/O端口重新布線到芯片周圍的區(qū)域，從而增加I/O數(shù)量并提高集成度。

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2. 相關(guān)工藝

• 其關(guān)鍵工藝包括重布線層（RDL - Redistribution Layer）的制作。RDL是在晶圓表面通過光刻、電鍍等工藝制作出的金屬布線層，用于重新規(guī)劃芯片的電路連接。例如，當(dāng)芯片的原始I/O布局不適合封裝需求時(shí)，可以通過RDL將信號(hào)重新引導(dǎo)到合適的位置。此外，晶圓級(jí)封裝還涉及到凸塊（Bumping）工藝，即在芯片的焊盤上制作金屬凸塊，用于與外部電路的連接。這些凸塊可以是錫鉛合金、無鉛合金等材料，其高度、形狀等參數(shù)都需要精確控制，以確保良好的電氣連接和機(jī)械穩(wěn)定性。

二、2.5D封裝

1. 概念與原理

• 2.5D封裝是一種介于傳統(tǒng)的2D封裝和3D封裝之間的技術(shù)。它使用硅中介層（Interposer）將多個(gè)芯片集成在一起。硅中介層是一塊具有多層布線結(jié)構(gòu)的硅片，其作用類似于一個(gè)轉(zhuǎn)接板。芯片通過微凸點(diǎn)（Micro - Bump）等方式連接到硅中介層上，硅中介層內(nèi)部的布線層再將各個(gè)芯片之間進(jìn)行電氣連接。這種方式可以實(shí)現(xiàn)更高的集成度和信號(hào)傳輸速度，同時(shí)還能夠改善芯片之間的信號(hào)完整性。例如，在高性能計(jì)算領(lǐng)域，將處理器芯片和內(nèi)存芯片通過2.5D封裝集成在一起，可以減少信號(hào)傳輸延遲，提高系統(tǒng)的整體性能。

2. 相關(guān)工藝

• 2.5D封裝的關(guān)鍵工藝包括硅中介層的制造和芯片與硅中介層的鍵合。硅中介層的制造需要高精度的光刻和蝕刻工藝來制作多層布線結(jié)構(gòu)。在芯片與硅中介層的鍵合方面，需要精確控制鍵合的溫度、壓力和時(shí)間等參數(shù)，以確保良好的電氣連接和機(jī)械可靠性。此外，為了提高信號(hào)傳輸效率，還需要對(duì)硅中介層的材料特性進(jìn)行優(yōu)化，例如選擇低介電常數(shù)的材料，減少信號(hào)傳輸過程中的損耗。

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三、3D封裝

1. 概念與原理

• 3D封裝是將多個(gè)芯片進(jìn)行垂直堆疊的封裝技術(shù)。通過硅通孔（TSV - Through - Silicon - Via）等垂直互連技術(shù)將堆疊的芯片連接起來，實(shí)現(xiàn)芯片之間的高速信號(hào)傳輸、電源分配和接地等功能。這種封裝方式可以大大提高芯片的集成度，減少封裝體積，同時(shí)還能夠提高信號(hào)傳輸速度和降低功耗。例如，在存儲(chǔ)器領(lǐng)域，通過3D封裝可以將多層存儲(chǔ)芯片堆疊在一起，增加存儲(chǔ)容量的同時(shí)減少了整體的占用空間，并且由于信號(hào)傳輸距離的縮短，提高了數(shù)據(jù)的讀寫速度。

2. 相關(guān)工藝

• 3D封裝的核心工藝是硅通孔（TSV）的制作。TSV的制作過程包括在硅片上刻蝕出垂直的通孔，然后在通孔內(nèi)部進(jìn)行絕緣層、阻擋層和填充金屬（如銅）的沉積等工藝。這一過程需要極高的工藝精度，以確保通孔的垂直度、孔徑大小和填充質(zhì)量等。此外，芯片的堆疊和鍵合工藝也是3D封裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在堆疊過程中，需要精確對(duì)準(zhǔn)各個(gè)芯片上的TSV，并且在鍵合時(shí)要保證芯片之間的連接牢固可靠，以滿足3D封裝在電氣和機(jī)械性能方面的要求。

先進(jìn)芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。