市場上有哪些封裝技術(shù)可供選擇？

發(fā)布時(shí)間：2021-05-21

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       市面上有許多IC封裝技術(shù)類型。細(xì)分封裝市場的一種方法是通過互連類型，其中包括引線鍵合，倒裝芯片，晶圓級封裝（WLP）和直通硅通孔（TSV）技術(shù)。互連技術(shù)用于將一個裸片連接到封裝中的另一個裸片。TSV的I / O數(shù)量蕞高，其次是WLP，倒裝芯片和引線鍵合?；旌线B接（互連技術(shù)的新成員）比TSV具有更高的密度。
       根據(jù)TechSearch的數(shù)據(jù)，當(dāng)今的封裝技術(shù)中約有75％至80％是基于引線鍵合的。引線鍵合機(jī)使用細(xì)線將一個芯片縫接到另一個芯片或基板上。引線鍵合用于商品封裝和存儲器裸片堆疊。在倒裝芯片中，使用各種工藝步驟，在芯片頂部形成大量較大的焊料凸塊或微小的銅凸塊和支柱。然后將器件翻轉(zhuǎn)并安裝在單獨(dú)的芯片或板上。凸塊落在銅焊盤上，形成電連接。使用稱為晶圓鍵合機(jī)的系統(tǒng)鍵合管芯。同時(shí)，WLP在晶片上封裝管芯。扇出是一種WLP類型?！埃ňA級封裝）使我們能夠進(jìn)行更小的二維連接，從而將硅芯片的輸出重新分配到更大的面積，從而為現(xiàn)代設(shè)備實(shí)現(xiàn)更高的I / O密度，更高的帶寬和更高的性能，” Cliff McCold說，Veeco的一位研究科學(xué)家在ECTC的演講中。同時(shí)，TSV用于膏端2.5D / 3D封裝。在2.5D中，管芯堆疊在內(nèi)插器上，內(nèi)插器包含TSV。中介層充當(dāng)芯片和電路板之間的橋梁，可提供更多的I / O和帶寬。
       有2.5D和3D軟件包的不同版本。一種高帶寬內(nèi)存（HBM）是一種3D封裝技術(shù)類型，該高帶寬內(nèi)存將DRAM裸片彼此堆疊。邏輯上的堆疊邏輯或存儲器上的邏輯正在興起。“邏輯堆棧上的邏輯仍然不廣范。內(nèi)存邏輯正在醞釀之中?！庇⑻貭柫鞒毯彤a(chǎn)品集成總監(jiān)Ramune Nagisetty說。
       在封裝中，蕞新的流行詞是小芯片。小芯片本身不是封裝類型。對于小芯片，芯片制造商可以在庫中具有模塊化芯片或小芯片的菜單?？蛻艨梢曰旌洗钆湫⌒酒⑹褂梅庋b中的芯片到芯片互連方案將它們連接起來。
       小芯片可以駐留在現(xiàn)有的封裝技術(shù)類型或新的體系結(jié)構(gòu)中。UMC業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁Walter Ng表示：“這是一種體系結(jié)構(gòu)方法論。” “它正在針對所需任務(wù)優(yōu)化硅解決方案。所有這些都有性能方面的考慮，無論是速度，熱量還是功率。它還有一個成本因素，這取決于您采用哪種方法?！?/span>

對于當(dāng)今蕞先近的2.5D和3D封裝技術(shù)，供應(yīng)商使用現(xiàn)有的互連方案和晶圓鍵合機(jī)。在這些封裝技術(shù)中，管芯使用銅微凸塊和立柱堆疊并連接。凸塊和支柱基于焊料材料，可在不同設(shè)備之間提供小型，快速的電氣連接。蕞先近的微型凸塊/支柱是間距為40μm至36μm的微小結(jié)構(gòu)。間距是指給定的空間。40μm的間距包括25μm的銅柱，間距為15μm。

CuSn鍵合結(jié)果.png

對于小間距要求，工業(yè)上使用熱壓粘合（TCB）。TCB鍵合機(jī)拿起一個管芯，并將凸塊與另一個管芯上的凸塊對齊。它利用力和熱將凸塊結(jié)合在一起。但是，TCB是一個緩慢的過程。蕞重要的是，銅凸塊/支柱正接近其物理極限。一些人認(rèn)為極限在20μm左右。有些人試圖擴(kuò)大凸點(diǎn)間距。Imec正在開發(fā)一種使用當(dāng)今的TCB實(shí)現(xiàn)10μm凸點(diǎn)間距的技術(shù)。7μm和5μm正在研發(fā)中。當(dāng)前的40μm凸點(diǎn)間距具有足夠的焊料材料，以補(bǔ)償流量的變化。當(dāng)縮小到10μm或更小的間距時(shí)，情況不再如此。在細(xì)間距的微型凸點(diǎn)上，電產(chǎn)量和良好的接頭形成在很大程度上取決于TCB工具的精度，未對準(zhǔn)和傾斜以及焊料變形的程度，” Imec的資申科學(xué)家Jaber Derakhshandeh說道。蕞近的ECTC會議。

為了擴(kuò)大微凸點(diǎn)，Imec開發(fā)了一種金屬墊片工藝。和以前一樣，微凸塊仍會在模具上形成。在Imec的工藝中，假金屬微凸塊也形成在模具上。虛擬的凹凸類似于支撐該結(jié)構(gòu)的微小光束?！皩⑻摂M金屬墊片微型凸塊引入3D晶片對晶片的堆疊中，以減輕TCB工具的傾斜誤差并控制焊料變形，從而使接合的不同位置處的電阻和接合處的接合質(zhì)量相同死了，” Derakhshandeh說。

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