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芯片封裝之混合鍵合,正在成為芯片發展的重要趨勢

合明科技 ?? 2818 Tags:引線鍵合倒裝芯片鍵合硅通孔(TSV)鍵合

隨著摩爾定律逐漸進入其發展軌跡的后半段,芯片產業越來越依賴先進的封裝技術來推動性能的飛躍。在封裝技術由平面走向更高維度的2.5D和3D時,互聯技術成為關鍵中關鍵。面對3D封裝日益增長的復雜性和性能要求,傳統互聯技術如引線鍵合、倒裝芯片鍵合和硅通孔(TSV)鍵合等,正逐步顯露其局限。在這種背景下,混合鍵合技術以其革命性的互聯潛力,正成為行業的新寵。

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四大主要的互聯技術

混合鍵合,或稱為Hybrid Bonding,主要有兩種使用方式。第一種是晶圓到晶圓,用于CIS 和NAND,在這些領域,混合鍵合已經證明了其效率。

混合鍵合技術具有以下特點:

1)它允許不同的芯片層,如存儲器層和邏輯層,在無需通過硅通孔(TSV)的情況下直接互連,顯著提高信號傳輸速度并降低功耗;

2)通過芯片和晶圓之間的直接銅對銅鍵合,最大限度地縮短導線長度;

3)與傳統TSV技術相比,混合鍵合減少了層間物理連接的需求,使芯片設計更緊湊,有利于實現更高性能和密度。據悉,在應用混合鍵合時,1平方毫米的面積內可連接10,000至100,000個通孔;

4)混合鍵合還可減少芯片內部的機械應力,提高產品的整體可靠性,同時支持更高的數據傳輸速度和更低的能耗。


混合鍵合已成為芯片蓋樓、未來3D封裝的一項關鍵技術,是實現高性能、高密度和低功耗芯片設計的關鍵技術之一。

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SoIC與SoC的外觀對比

下圖比較了傳統凸點接合技術與混合接合技術。與底部填充相比,混合鍵合技術可將互連間距減小至10微米以下,從而實現更高的載流能力、更密集的銅互連密度以及更好的熱性能。但是,混合鍵合技術需要新的制造、處理、清潔和測試方法。

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首先讓我們再來熟悉下HBM芯片,所謂的HBM,其實就是通過堆疊DRAM層數來提高數據處理速度的存儲器。其主要通過TSV+填充物的方式來連接DRAM層。混合鍵合技術是HBM領域的未來發展趨勢。簡單來說,如果把HBM想象成一座多層大樓,其中每一層都承載著存儲數據的任務,當大樓層數過多時,僅靠傳統的通過硅通孔(TSV)+填充物的連接方式不足以維持其穩定且可靠。而混合鍵合技術就好比在每一層之間涂上了一種特殊的“膠水”,這樣就不需要額外的支撐物來固定這些層了,能顯著減小芯片的厚度。

簡而言之,通過混合鍵合技術,他們能夠制造出既高效又小巧的高層內存芯片。混合鍵合也被稱為是“夢想封裝技術”。


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混合鍵合的HBM2E可靠性測試結果圖片

小結

混合鍵合,已成為芯片發展的重要趨勢。目前的首要任務是,行業需要共同努力,推動芯片到晶圓混合鍵合技術的大規模生產。隨著越來越多的企業投身于這一創新領域,我們有理由相信混合鍵合技術將在不久的將來迎來突破性的發展。展望未來,隨著高速通信需求的不斷增長,銅互連將無法滿足傳輸需求,光互連技術將成為未來發展的一大選擇。

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。

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