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芯片封装之混合键合,正在成为芯片发展的重要趋势

合明科技 👁 2448 Tags:引线键合倒装芯片键合硅通孔(TSV)键合

随着摩尔定律逐渐进入其发展轨迹的后半段,芯片产业越来越依赖先进的封装技术来推动性能的飞跃。在封装技术由平面走向更高维度的2.5D和3D时,互联技术成为关键中关键。面对3D封装日益增长的复杂性和性能要求,传统互联技术如引线键合、倒装芯片键合和硅通孔(TSV)键合等,正逐步显露其局限。在这种背景下,混合键合技术以其革命性的互联潜力,正成为行业的新宠。

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四大主要的互联技术

混合键合,或称为Hybrid Bonding,主要有两种使用方式。第一种是晶圆到晶圆,用于CIS 和NAND,在这些领域,混合键合已经证明了其效率。

混合键合技术具有以下特点:

1)它允许不同的芯片层,如存储器层和逻辑层,在无需通过硅通孔(TSV)的情况下直接互连,显著提高信号传输速度并降低功耗;

2)通过芯片和晶圆之间的直接铜对铜键合,最大限度地缩短导线长度;

3)与传统TSV技术相比,混合键合减少了层间物理连接的需求,使芯片设计更紧凑,有利于实现更高性能和密度。据悉,在应用混合键合时,1平方毫米的面积内可连接10,000至100,000个通孔;

4)混合键合还可减少芯片内部的机械应力,提高产品的整体可靠性,同时支持更高的数据传输速度和更低的能耗。


混合键合已成为芯片盖楼、未来3D封装的一项关键技术,是实现高性能、高密度和低功耗芯片设计的关键技术之一。

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SoIC与SoC的外观对比

下图比较了传统凸点接合技术与混合接合技术。与底部填充相比,混合键合技术可将互连间距减小至10微米以下,从而实现更高的载流能力、更密集的铜互连密度以及更好的热性能。但是,混合键合技术需要新的制造、处理、清洁和测试方法。

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首先让我们再来熟悉下HBM芯片,所谓的HBM,其实就是通过堆叠DRAM层数来提高数据处理速度的存储器。其主要通过TSV+填充物的方式来连接DRAM层。混合键合技术是HBM领域的未来发展趋势。简单来说,如果把HBM想象成一座多层大楼,其中每一层都承载着存储数据的任务,当大楼层数过多时,仅靠传统的通过硅通孔(TSV)+填充物的连接方式不足以维持其稳定且可靠。而混合键合技术就好比在每一层之间涂上了一种特殊的“胶水”,这样就不需要额外的支撑物来固定这些层了,能显著减小芯片的厚度。

简而言之,通过混合键合技术,他们能够制造出既高效又小巧的高层内存芯片。混合键合也被称为是“梦想封装技术”。


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混合键合的HBM2E可靠性测试结果图片

小结

混合键合,已成为芯片发展的重要趋势。目前的首要任务是,行业需要共同努力,推动芯片到晶圆混合键合技术的大规模生产。随着越来越多的企业投身于这一创新领域,我们有理由相信混合键合技术将在不久的将来迎来突破性的发展。展望未来,随着高速通信需求的不断增长,铜互连将无法满足传输需求,光互连技术将成为未来发展的一大选择。

芯片封装清洗:

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。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。


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