先进封装的三大核心技术

一、晶圆级封装（WLP - Wafer Level Package）

1. 概念与原理

• 晶圆级封装是指直接在晶圆上进行封装的技术。在晶圆制造完成后，不需要将芯片切割下来就进行封装工艺，最后再将封装好的芯片切割成单个的封装体。这种封装方式大大减小了封装尺寸，提高了封装密度。例如，传统的封装方式可能需要对单个芯片进行引线键合等操作，而晶圆级封装可以在晶圆层面一次性完成多个芯片的部分封装工序，减少了工序复杂度和空间占用。晶圆级封装技术主要包括扇入型（Fan - In）和扇出型（Fan - Out）封装等形式。扇入型封装是将芯片的I/O（输入/输出）端口重新布线到芯片的边缘，而扇出型封装则是将芯片的I/O端口重新布线到芯片周围的区域，从而增加I/O数量并提高集成度。

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2. 相关工艺

• 其关键工艺包括重布线层（RDL - Redistribution Layer）的制作。RDL是在晶圆表面通过光刻、电镀等工艺制作出的金属布线层，用于重新规划芯片的电路连接。例如，当芯片的原始I/O布局不适合封装需求时，可以通过RDL将信号重新引导到合适的位置。此外，晶圆级封装还涉及到凸块（Bumping）工艺，即在芯片的焊盘上制作金属凸块，用于与外部电路的连接。这些凸块可以是锡铅合金、无铅合金等材料，其高度、形状等参数都需要精确控制，以确保良好的电气连接和机械稳定性。

二、2.5D封装

1. 概念与原理

• 2.5D封装是一种介于传统的2D封装和3D封装之间的技术。它使用硅中介层（Interposer）将多个芯片集成在一起。硅中介层是一块具有多层布线结构的硅片，其作用类似于一个转接板。芯片通过微凸点（Micro - Bump）等方式连接到硅中介层上，硅中介层内部的布线层再将各个芯片之间进行电气连接。这种方式可以实现更高的集成度和信号传输速度，同时还能够改善芯片之间的信号完整性。例如，在高性能计算领域，将处理器芯片和内存芯片通过2.5D封装集成在一起，可以减少信号传输延迟，提高系统的整体性能。

2. 相关工艺

• 2.5D封装的关键工艺包括硅中介层的制造和芯片与硅中介层的键合。硅中介层的制造需要高精度的光刻和蚀刻工艺来制作多层布线结构。在芯片与硅中介层的键合方面，需要精确控制键合的温度、压力和时间等参数，以确保良好的电气连接和机械可靠性。此外，为了提高信号传输效率，还需要对硅中介层的材料特性进行优化，例如选择低介电常数的材料，减少信号传输过程中的损耗。

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三、3D封装

1. 概念与原理

• 3D封装是将多个芯片进行垂直堆叠的封装技术。通过硅通孔（TSV - Through - Silicon - Via）等垂直互连技术将堆叠的芯片连接起来，实现芯片之间的高速信号传输、电源分配和接地等功能。这种封装方式可以大大提高芯片的集成度，减少封装体积，同时还能够提高信号传输速度和降低功耗。例如，在存储器领域，通过3D封装可以将多层存储芯片堆叠在一起，增加存储容量的同时减少了整体的占用空间，并且由于信号传输距离的缩短，提高了数据的读写速度。

2. 相关工艺

• 3D封装的核心工艺是硅通孔（TSV）的制作。TSV的制作过程包括在硅片上刻蚀出垂直的通孔，然后在通孔内部进行绝缘层、阻挡层和填充金属（如铜）的沉积等工艺。这一过程需要极高的工艺精度，以确保通孔的垂直度、孔径大小和填充质量等。此外，芯片的堆叠和键合工艺也是3D封装的关键环节。在堆叠过程中，需要精确对准各个芯片上的TSV，并且在键合时要保证芯片之间的连接牢固可靠，以满足3D封装在电气和机械性能方面的要求。

先进芯片封装清洗介绍

·         合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

·         污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

·         这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

·         合明科技运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。