用低温圆片键合实现传感器和微电子机械系统器件的集成和封装

集成化是传感器和微电子机械系统(MEMS)的发展方向,即将传感功能、逻辑电路和驱动功能集成在一块单芯片上。未来的系统芯片将能通过集成的传感器和逻辑电路收集并分析外界数据,将这些数据传输到中央处理器并产生必要的动作或反应。讨论了这种系统集成芯片对于封装和集成的要求,并提出一种能够满足这种要求的低温键合技术。同时这种低温键合技术还具有气密性封装、保留透明窗口等优点。     

先进封装技术的发展趋势

先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和材料的要求和挑战。在半导体封装外部形式变迁的基础上,着重阐述了半导体后端工序的关键-封装内部连接方式的发展趋势。分析了半导体前端制造工艺的发展在封装技术上的反映。提出了目前和可预见的将来引线键合作为半导体封装内部连接的主流方式与高性能/高成本的倒装芯片长期共存,共同和硅片键合应用在SiP、MCM、3D等新型封装当中的预测。     

叠层芯片应用的封装挑战与解决方法

叠层管芯封装的不断发展导致该技术能有效地在同一基底内增大电子器件的功能和容量,作为单个芯片。蜂窝电话及其它消费类产品中叠层芯片封装的应用增长促使能够在给定封装尺寸中封装多层芯片。介绍了叠层芯片封装技术中最主要是满足总封装高度的要求。用于叠层芯片封装的技术实现方法包括基片减薄、薄裸芯片贴装、小形貌引线键合、与无支撑的边缘键合以及小偏倒成形等。集中介绍了叠层管芯互连要求。介绍了倒装芯片应用中的正向球形键合、反向球形键合和焊凸凸焊技术,讨论了优点和不足。说明球形键合机的发展能够满足叠层芯片封装的挑战,即超低环形状、长引线跨距和悬空键合等。     

半导体封装行业中铜线键合工艺的应用

文章介绍了半导体封装行业中铜线键合工艺下,各材料及工艺参数(如框架、劈刀、设备参数、芯片铝层与铜材的匹配选择)对键合质量的影响,并总结提出如何更好地使用铜线这一新材料的规范要求。应用表明芯片铝层厚度应选择在0.025mm以上;劈刀应使用表面较粗糙的;铜线在键合工艺中使用体积比为95:5的氢、氮气混合保护气体;引线框架镀银层厚度应控制在0.03mm～0.06mm。     

叠层芯片封装技术与工艺探讨

论述了在叠层芯片封装的市场需求和挑战。首先采用在LQFP一个标准封装尺寸内,贴装2个或更多的芯片,这就要求封装体内每一个部分的尺寸都需要减小,例如芯片厚度、银胶厚度,金丝弧度,塑封体厚度等,要求在叠层封装过程中开发相应的技术来解决上述问题。重点就芯片减薄,银胶控制,无损化装片,立体键合,可靠性等进行了详细的介绍。     

夹层式叠层芯片引线键合技术及其可靠性

随着电子封装技术的快速发展,叠层封装成为一种广泛应用的三维封装技术,该技术能够满足电子产品高性能、轻重量、低功耗、小尺寸等日益增长的需求。针对陶瓷封装腔体中的夹层式叠层芯片结构,键合点与键合引线处于陶瓷外壳空腔中,未有塑封料填充固定,区别于塑封叠层芯片封装器件,优化其引线键合技术,并做了相应可靠性评估试验。键合引线偏移长度最大为0.119 mm,未出现键合引线间隙小于设计值、碰丝短路等情况,为高可靠叠层芯片封装研究提供了参考。     

MEMS局部加热封装技术与应用

随着半导体技术的发展,封装集成度不断提高,迫切需要发展一种低温封装与键合技术,满足热敏器件封装和热膨胀系数差较大的同质或异质材料间的键合需求。针对现有整体加热封装技术的不足,首先介绍了局部加热封装技术的原理与方法,然后对电流加热、激光加热、微波加热、感应加热和反应加热等几种局部加热封装技术进行了比较分析,最后具体介绍了局部加热封装技术在热敏器件封装、MEMS封装和异质材料集成等方面的应用。由于局部加热封装技术具有效率高、对器件热影响小等优点,有望在MEMS技术、系统封装(SiP)、三维封装及光电集成等领域得到广泛应用。     

用于三维封装的铜-铜低温键合技术进展

在三维系统封装技术中,金属热压键合是实现多层芯片堆叠和垂直互连的关键技术。为了解决热压键合产生的高温带来的不利影响,工业界和各大科研机构相继开发出了多种低温键合技术。综述了多种不同的低温金属键合技术(主要是Cu-Cu键合),重点阐述了国内外低温金属键合技术的最新研究进展及成果,并对不同低温金属键合技术的优缺点进行了分析和比较。     

高g微机械加速度传感器芯片盖帽封装设计北大核心

为了提高高g微机械加速度传感器在极端恶劣环境中应用的可靠性,根据自制的高g微机械加速度传感器芯片,研究设计了一种新型＂台阶式＂传感器芯片的盖帽封装结构。利用圆片级键合工艺和有限元分析（FEA）方法确定了盖帽封装结构材料与尺寸的设计方案。优化微电子机械系统（MEMS）加工工艺流程完成对盖帽封装结构的加工,并通过数字电子拉力机对实现圆片级盖帽封装的传感器芯片进行键合强度测试。测试结果表明,键合强度为35 000 kPa,远大于抗过载封装设计要求下的键合强度值（401.2 kPa）,证明了盖帽封装结构设计的可行性和可靠性。     

含TSV结构的3D封装多层堆叠Cu/Sn键合技术

研究了利用Cu/Sn对含硅通孔(TSV)结构的多层芯片堆叠键合技术。采用刻蚀和电镀等工艺,制备出含TSV结构的待键合芯片,采用扫描电子显微镜(SEM)对TSV形貌和填充效果进行了分析。研究了Cu/Sn低温键合机理,对其工艺进行了优化,得到键合温度280℃、键合时间30 s、退火温度260℃和退火时间10 min的最佳工艺条件。最后重点分析了多层堆叠Cu/Sn键合技术,采用能谱仪(EDS)分析确定键合层中Cu和Sn的原子数比例。研究了Cu层和Sn层厚度对堆叠键合过程的影响,获得了10层芯片堆叠键合样品。采用拉力测试仪和四探针法分别测试了键合样品的力学和电学性能,同时进行了高温测试和高温高湿测试,结果表明键合质量满足含TSV结构的三维封装要求。     

倒装芯片键合技术发展现状与展望

我国集成电路发展十二五规划中提到,大力发展先进封装和测试技术,推进高密度堆叠型三维封装产品的进程,支持封装工艺技术升级和产能扩充。阐述了先进封装技术中的倒装芯片键合工艺现状及发展趋势,以及国际主流倒装设备发展及国内应用现状,重点介绍了北京中电科装备有限公司的倒装机产品。国产电子装备厂商应认清回流焊倒装芯片键合设备市场发展,缩短倒装设备产品开发周期和推向市场的时间,奠定国产电子先进封装设备产业化基础;同时抓紧研发细间距铜柱凸点倒装和热压焊接技术,迎接热压倒装芯片工艺及其设备的挑战。     

应用于三维集成的晶圆级键合技术

随着芯片集成度的不断提高以及CMOS工艺复杂度的增加,集成电路的成本及性能方面的问题越来越突出,基于TSV技术的三维集成已成为研究热点,并很有可能是未来集成电路发展的方向.在三维集成中,键合技术为芯片堆叠提供电学连接和机械支撑,从而实现两层或多层芯片间电路的垂直互连.介绍了几种晶圆级三维集成键合技术的特点及研究现状.     

引线键合技术进展

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位.对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键.     

铜线键合优势和工艺的优化

半导体封装对于芯片来说是必须的,也是至关重要的.封装可以指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用,而且还起到沟通芯片内部世界与外部电路桥梁和规格通用功能的作用.文章阐述了铜线键合替代金线的优势,包括更低的成本、更低的电阻率、更慢的金属问渗透.再通过铜线的挑战--易氧化、铜线硬度大等,提出...     

引线键合尾丝控制分析及解决方法

引线键合技术是微电子元器件封装工艺流程中的关键工序，是后道封装工艺中电气互连的主要工艺手段。针对高密度精密键合工艺要求，通过全自动引线键合机的送丝机构、键合劈刀结构、焊接参数和断丝工艺参数等四个方面进行尾丝的形成分析，并在全自动引线键合机上进行楔形键合，最终得到形貌良好的键合焊点。     

FOW在叠层CSP封装中的应用

随着电子封装微型化、多功能化的发展,三维封装已成为封装技术的主要发展方向,叠层CSP封装具有封装密度高、互连性能好等特性,是实现三维封装的重要技术。针对超薄芯片传统叠层CSP封装过程中容易产生圆片翘曲、金线键合过程中容易出现0BOP不良、以及线孤（wireloop）的CPK值达不到工艺要求等问题,文中简要介绍了芯片减薄方法对圆片翘曲的影响,利用有限元（FEA）的方法进行芯片减薄后对悬空功能芯片金线键合（Wirebond）的影响进行分析,Filmon Wire（FOW）的贴片（DieAttach）方法在解决悬空功能芯片金线键合中的应用,以及FOW贴片方式对叠层CSP封装流程的简化。采用FOW贴片技术可以达到30％的成本节约,具有很好的经济效益。     

基于聚合物介质的低温硅硅键合研究

聚合物低温键合技术是MEMS器件圆片级封装的一项关键技术。以苯并环丁烯(BCB)、聚对二甲苯(Parylene)、聚酰亚胺(Polyimide)、有机玻璃(PMMA)作为键合介质,对键合的温度、压力、气氛、强度等工艺参数进行了研究,并分析了其优缺点。通过改变Parylene的旋涂、键合温度、键合压力、键合时间等工艺参数进行了优化实验。结果表明,在230 ℃的低温键合条件下封装后的MEMS器件具有良好的键合强度(＞3.600 MPa),可满足MEMS器件圆片级封装要求。     

铜键合线的发展与面临的挑战

介绍了当今微电子封装中重点关注的铜键合引线,指出了铜键合线的优缺点.铜线键合是一种代替金和铝键合的键合技术,人们关注它不仅因为它的价格成本优势,更由于铜线特有的机械和电学等方面的优良性能,当然,铜线键合技术还存在不少问题和挑战,针对这些存在的问题,进行了简要的介绍并提出相应的解决办法.     

功率元器件互连 从线键合到区域焊接

本文有比较地研究了线键合和区域焊接两种功率芯片互连技术的生产过程、电 性能、热处理和可靠性,指出了功率芯片互连技术中线键合和区域焊接技术的优点和缺点。     

3D互连中光刻与晶圆级键合技术面临的挑战,趋势及解决方案(英文)

目前,3D集成技术的优势正在扩展消费类电子产品的潜在应用进入批量市场。这些新技术也在推进着当前许多生产工艺中的一些封装技术包括光刻和晶圆键合成为可能。其中还需要涂胶,作图和蚀刻结构。探讨一些与三维互连相关的光刻技术的挑战。用于三维封装的晶圆键合技术将结合这些挑战和可用的解决方案及发展趋势一并介绍。此外还介绍了一种新的光刻设备,它可通过图形识别技术的辅助实现低于0.25μm的最终对准精度。对于采用光刻和晶圆级键合技术在三维互连中的挑战,趋势和解决方案及SUSS公司设备平台的整体介绍将根据工艺要求来描述。在这些技术中遇到的工艺问题将集中在晶圆键合和光刻工序方面重点讨论。