因為專業
所以領先
Advanced packging to enable HI(先進封裝)
在單個封裝中集成多個芯片或芯粒的必要性引起了人們對先進封裝技術開發的極大關注,半導體工程師和物理學家投入了大量精力進行研發。在更小的占地面積內容納更多數量的硅芯片需要垂直和水平堆疊,包括額外的引線鍵合、密集封裝的小型凸塊、更高的布線復雜度以及來自相鄰信號路徑的潛在干擾。各種封裝技術的出現可以解決這些設計挑戰,從而推進 HI的發展。下面討論一些常見的封裝技術:
1)傳統封裝:傳統封裝裝是指已廣泛使用的傳統封裝方法。這些技術包括雙列直插式封裝 (DIP)、四角扁平封裝 (QFP) 和小外形集成電路 (SOIC)。雖然傳統封裝很好地服務于該行業,但它在尺寸、功耗和信號完整性方面存在一定的局限性。然而,傳統封裝仍然在特定領域得到應用,例如低成本設備或性能要求較低的應用。
2)倒裝封裝:為了增強芯片的性能和效率并減少互連,需要將芯片放置得更近。在倒裝芯片球柵陣列 (FCBGA) 的封裝中,芯片或者天線放置在封裝的表面上,數字、模擬或射頻IC以單片方式集成到球柵陣列基板的底部。這種方法可以提高電源效率并提高數據傳輸速率,然而采用這種方法后,熱管理成為新的挑戰。為了改善連接性并減少寄生,引入了微凸塊。
3)晶圓級封裝 (WLP):晶圓級封裝 (WLP) 是標準芯片封裝方法之一,其中薄金屬層用于創建再分布層 (RDL)。此外,扇出晶圓級封裝 (FOWLP) 已成為毫米波微電子封裝的流行方法,FOWLP 通過減小封裝的尺寸和厚度,實現了無基板設計,從而增強了射頻性能并提供了更大的設計靈活性。然而,由于使用具有不同熱膨脹系數 (CTE) 的材料,翹曲對 FOWLP 提出了重大挑戰。為了解決這個問題,嵌入式晶圓級球柵陣列(eWLB)已成為一種流行的的 FOWLP 技術,實現以合理的成本進行大批量生產。
4)2.5D 封裝:在 2.5D 封裝中,單獨的中介層位于芯粒和封裝基板之間。封裝應用的流行趨勢主要集中在將尖端邏輯和存儲元件集成到單個封裝中。在這種情況下,內插器的主要功能是促進這些設備之間的高速數據通信。
2.5D 封裝的一個很好的例子是臺積電開發的晶圓上芯片 (CoWoS)。在 CoWoS 中,多個小芯片或芯片堆疊在硅中介層頂部,硅中介層使用微凸塊或硅通孔 (TSV) 連接到基板 [19]。最開始使用倒裝芯片或引線接合技術將芯片接合到中介層,此后將中介層附著到基板上。中介層面向芯片的一側通常包括多個金屬層或 RDL,它們將來自芯粒上的 I/O 焊盤的電信號分配到硅中介層上的相應焊盤。在集成不同的芯粒(例如存儲器、處理器和基于 MEMS 的傳感器)時,基于中介層的 2.5D 封裝特別有價值。多家公司開發了自己的 2.5D 封裝解決方案,包括內存、處理器和基于 MEMS 的傳感器。中介層也采用了多種材料,包括IBM的直接鍵合異構集成(DBHi)、臺積電的本地硅互連(LSI)和日月光的堆疊硅橋扇出基板上芯片(sFO CoS)等。
2.5D 封裝的另一種方法涉及使用“橋”在相鄰芯片之間建立連接。EMIB(嵌入式多芯片互連橋)是基于橋的 2.5D 封裝的一個示例。在此方法中,橋單獨制造并嵌入封裝基板的空腔內,一些文獻將這種基于橋的先進封裝解決方案歸類為2.3D封裝結構,采用具有高 I/O 密度的硅塊來創建這些“橋梁”,促進彼此靠近的芯粒之間的互連。由于與基于中介層的 2.5D 封裝相比,這種方法具有成本效益,各公司正在積極探索開發自己的橋接解決方案。
5)3D 封裝:3D 封裝技術通過將一個芯片放置在另一個芯片的頂部來促進半導體芯片的堆疊和互連,通常采用稱為 TSV 的垂直連接(圖 3),這種方法通常用于在處理器上堆疊存儲器或模擬和數字集成電路。英特爾的 Foveros [21] 是 3D 封裝技術的一個典型例子,它是一種芯片上芯片 (DoD) 封裝,其中使用 TSV 和微凸塊堆疊不同的功能芯片,以在各層之間建立電氣連接。3D 封裝的另一種形式是層疊封裝 (PoP),它通常涉及垂直連接兩個封裝芯片并通過封裝通孔 (TPV) 連接它們。PoP 技術在便攜式設備中使用的成像傳感器和芯片中得到了廣泛的應用。
先進芯片封裝清洗:
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。
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