5D/3D 封裝技術(shù)難點概述

5D/3D 封裝技術(shù)是當(dāng)前集成電路封裝領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具有顯著的優(yōu)勢，但也面臨著諸多難點。

• 超高密度硅通孔（TSV）制備技術(shù)是關(guān)鍵難點之一。隨著技術(shù)發(fā)展，TSV 硅通孔的孔徑不斷縮小，深寬比增大，這對孔內(nèi)絕緣層、粘附層和阻擋層的制備提出了更高要求，同時需要尋找進一步降低成本的方案。

• 三維扇出技術(shù)存在可靠性問題。例如，線寬微縮到 1 微米以下面臨挑戰(zhàn)，芯片偏移和重組后晶圓翹曲的管控難度較大。

• 超高密度芯片堆疊技術(shù)中，節(jié)距小于 1 微米的超高精度 C2W 無凸點鍵合技術(shù)和裝備有待完善。

• 高密度重布線（RDL）技術(shù)面臨亞微米級別和大于五層布線的需求，從材料到設(shè)備工藝都需要進一步研發(fā)升級。

• 三維芯片堆疊的散熱方式、材料和工藝需要根據(jù)芯片功耗進行優(yōu)化，以確保芯片穩(wěn)定運行。

• 3D 封裝的電性、微區(qū)失效分析日趨復(fù)雜，測試方面需要進一步優(yōu)化。

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5D/3D 封裝技術(shù)難點案例分析

• AMD 推出的集成 3D V-cache 技術(shù)的第三代霄龍產(chǎn)品，展示了 3D 封裝的優(yōu)勢，但也反映出在性能提升的同時，散熱管理、電性分析等方面可能存在的挑戰(zhàn)。

• 賽靈思（Xilinx）型號為“Virtex-7 2000T FPGA”的產(chǎn)品，基于 2.5D 轉(zhuǎn)接板技術(shù)實現(xiàn)了芯片的高效集成，但在制造過程中，如 TSV 結(jié)構(gòu)的制備、芯片間的互連等環(huán)節(jié)都存在技術(shù)難點。

5D/3D 封裝技術(shù)難點解決方法

• 為應(yīng)對測試挑戰(zhàn)，推動了先進封裝測試新標準和方法的研制。

• 代工廠、設(shè)備供應(yīng)商、研發(fā)機構(gòu)等正在研發(fā)銅混合鍵合（Hybrid bonding）工藝。與現(xiàn)有的堆疊和鍵合方法相比，混合鍵合可以提供更高的帶寬和更低的功耗，但實現(xiàn)難度較大。例如，臺積電正在研究一種叫做集成芯片系統(tǒng)（SoIC）的技術(shù)，使用混合鍵合可實現(xiàn)低于微米的鍵合間距，提高芯片到芯片的通信速度、帶寬密度和能源效率。

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5D/3D 封裝技術(shù)難點對比其他封裝技術(shù)

• 相較于傳統(tǒng)的封裝技術(shù)，如倒裝（FlipChip）、凸塊（Bumping）、晶圓級封裝（Waferlevelpackage）等，5D/3D 封裝在實現(xiàn)更高集成度和性能的同時，面臨著 TSV 制備、芯片堆疊、散熱管理等更為復(fù)雜和艱巨的技術(shù)難題。

• 先進封裝技術(shù)在誕生之初選擇有限，而如今呈爆炸式發(fā)展。5D/3D 封裝的難點在于需要解決超高密度互連、散熱優(yōu)化、可靠性保障等問題，而其他封裝技術(shù)可能在某些方面的要求相對較低。

5D/3D 封裝技術(shù)難點的未來發(fā)展趨勢

• 未來，5D/3D 封裝技術(shù)將不斷演進。在散熱管理方面，將更加注重創(chuàng)新的散熱方式和材料，以應(yīng)對不斷增加的芯片功耗。

• 隨著技術(shù)的進步，測試和失效分析方法將更加精準和高效，以保障封裝的質(zhì)量和可靠性。

• 新材料和新工藝的引入將成為趨勢，如高導(dǎo)熱材料、低介電常數(shù)材料等，以提升封裝的性能。

• 行業(yè)將朝著更高集成度、更小尺寸、更低功耗的方向發(fā)展，以滿足人工智能、高性能計算等新興應(yīng)用領(lǐng)域的需求。

先進芯片封裝清洗介紹

·         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)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。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、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、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，嚴重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運用自身原創(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，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。