先進封裝技術中有哪三大技術優勢？詳細介紹

合明科技發布時間：2023-08-24 ?? 2927 Tags：FlipChip 晶圓級封裝 2.5D封裝

一、先進封裝技術

Flip-Chip & Bumping

FlipChip指的是芯片倒裝，以往的封裝技術都是將芯片的有源區面朝上，背對基板和貼后鍵合。而FlipChip則將芯片有源區面對著基板，通過芯片上呈陣列排列的焊料凸點（Bumping）實現芯片與襯底的互聯。硅片直接以倒扣方式安裝到PCB從硅片向四周引出I/O，互聯長度大大縮短，減小了RC（Resistance-Capacitance）延遲，有效的提高了電性能。

FlipChip的優勢主要在于以下幾點：小尺寸，功能增強（增加I/O數量），性能增強（互聯短），提高了可靠性（倒裝芯片可減少2/3的互聯引腳數），提高了散熱能力（芯片背面可以有效進行冷卻）。

▼倒裝芯片晶體貼裝技術

?Bumping是一種新型的芯片與基板間電氣互聯的方式。

可以通過小的球形導電材料實現，這種導電球體被稱為Bump，制作導電球這一工序被稱為Bumping。當粘有Bump的晶粒被倒臵(Flip-Chip)并與基板對齊時，晶粒便很容易的實現了與基板Pad(觸墊)的連接。相比傳統的引線連接，Flip-Chip有著諸多的優勢，比如更小的封裝尺寸與更快的器件速度。

▼焊球端子和柱式端子

?FlipChip的關鍵一步是Bumping，可以通過在晶圓上制作外延材料來實現。

當芯片制作工序完成后，制造UBM（Underbumpmetallization）觸墊將被用于實現芯片和電路的連接，Bump也會被淀積與觸點之上。焊錫球（Solderball）是最常見的Bumping材料，但是根據不同的需求，金、銀、銅、鈷也是不錯的選擇。對于高密度的互聯及細間距的應用，銅柱是一種新型的材料。焊錫球在連接的時候會擴散變形，而銅柱會很好的保持其原始形態，這也是銅柱能用于更密集封裝的原因。

? FlipChip產品對應不同bumping類型增長速度不一。

根據Yole預測，采用倒裝芯片技術的集成電路出貨量將保持穩定增長，預計產能將以9.8%的復合年增長率擴張，從2014年的約合1600萬片12寸晶圓增長到2020年的2800萬片。終端應用主要為計算類芯片，如臺式機和筆記本電腦的CPU、GPU和芯片組應用等。

?其中鍍金晶圓凸點（Au-platedwaferbumping）將穩定增長，由于IC顯示驅動器（4K2K超高清電視和高清晰度、大屏幕平板電腦和智能手機）的市場驅動。預計產能將以4%的復合年增長率擴大，從2014年的430萬片增長到2020年的540萬片。

?金釘頭凸點（Austudbumping）產能將略有下滑，從2014年的30.4萬片降到2020年的29.3萬片，主要原因是射頻器件從倒裝芯片轉移至晶圓級芯片尺寸封裝（WLCSP）。但是，新興應用的需求將增加，如CMOS圖像傳感器模組、高亮度LED等。

?中道封裝技術需求增長，將帶來行業上下游的跨界競爭。針對3DIC和2.5D中介層平臺的“中端工藝（middleend-process）”基礎設施的出現將使Fab和IDM受益，并在較小程度上分給OSAT。2.5D中介層平臺的發展將會產生價值的轉移，從襯底供應商轉向前端代工廠。

二、先進封裝優勢

先進封裝提高加工效率，提高設計效率，減少設計成本。

先進封裝主要包括倒裝類（FlipChip,Bumping），晶圓級封裝（WLCSP，FOWLP，PLP），2.5D封裝（Interposer）和3D封裝（TSV）等。以晶圓級封裝為例，產品生產以圓片形式批量生產，可以利用現有的晶圓制備設備，封裝設計可以與芯片設計一次進行。這將縮短設計和生產周期，降低成本。

先進封裝提高封裝效率，降低產品成本。

隨著后摩爾定律時代的到來，傳統封裝已經不再能滿足需求。傳統封裝的封裝效率（裸芯面積/基板面積）較低，存在很大改良的空間。芯片制程受限的情況下，改進封裝便是另一條出路。舉例來說，QFP封裝效率最高為30%，那么70%的面積將被浪費。DIP、BGA浪費的面積會更多。

先進封裝以更高效率、更低成本、更好性能為驅動。

先進封裝技術于上世紀90年代出現，通過以點帶線的方式實現電氣互聯，實現更高密度的集成，大大減小了對面積的浪費。SiP技術及PoP技術奠定了先進封裝時代的開局，2D集成技術，如WaferLevelPackaging（WLP，晶圓級封裝），Flip-Chip（倒晶），以及3D封裝技術，ThroughSiliconVia（硅通孔，TSV）等技術的出現進一步縮小芯片間的連接距離，提高元器件的反應速度，未來將繼續推進著先進封裝發展的腳步。

三、先進芯片封裝清洗：

合明科技研發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境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，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、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應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，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質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引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

合明科技運用自身原創的產品技術，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求，打破國外廠商在行業中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產品。

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先進封裝技術中有哪三大技術優勢？詳細介紹