基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

研制一种用于无线传感网的多芯片组件(3D-MCM).采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机(FR-4)基板,通过板上芯片(COB)、板上倒装芯片(FCOB)、球栅阵列(BGA)等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术(SMT)兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成r融合多种互连方式3D-MCM封装结构.埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题.对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性.电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.     

基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

研制一种用于无线传感网的多芯片组件（3D-MCM) . 采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机（FR-4）基板,通过板上芯片（COB) 、板上倒装芯片（FCOB) 、球栅阵列（BGA）等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术（SMT）兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成了融合多种互连方式3D-MCM封装结构. 埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题. 对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性. 电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.     

基于热叠加模型的叠层3D多芯片组件芯片热布局优化研究

 叠层三维多芯片组件(3D Multi-Chip Module,MCM)芯片的位置布局直接影响其内部温度场分布,进而影响其可靠性.本文研究了叠层3D-MCM内芯片热布局优化问题,目标是降低芯片最高温度、平均芯片温度场.基于热叠加模型并结合热传导公式,选取芯片的温度作为评价指标,确定出用于3D-MCM热布局优化的适应度函数,采用遗传算法对芯片热布局进行优化,得出了最优芯片热布局方案,总结出了可用于指导叠层3D-MCM芯片热布局设计的热布局规则;采用有限元仿真方法,对所得的热布局优化结果进行验证,结果表明热布局优化结果与仿真实验结果一致,本文所提出的基于热叠加模型的MCM热布局优化算法可实现叠层3D-MCM芯片的热布局优化.     

基于MCM-C工艺的3D-MCM实用化技术研究

基于MCM-C(陶瓷厚膜型)工艺,实现了三维多芯片组件(3D-MCM)封装。解决了多层基板制作、叠层间隔离及垂直定位互连等关键工艺问题。制作出层间为金属引线互连结构的3D-MCM样品。该样品具有体积小、重量轻、可靠性高等优点。经使用测试,样品的技术指标完全合格,使用情况良好。     

LTCC 3D-MCM垂直互连技术研究

LTCC3D—MCM是采用低温共烧陶瓷（LTCC）为基板,实现有源元件和无源元件高密度集成的组件。垂直互连是完成2D-MCM转化为3D-MCM的重要途径。本文介绍了叠层型LTCC3D—MCM制作的基本工艺和几种垂直互连技术;对垂直互连所形成的焊料凸点、基扳之间的连接进行了分析和讨论。     

一种高密度系统封装的设计与制作

介绍了硅基内埋置有源芯片多层布线工艺、低温共烧陶瓷(LTCC)基板工艺、芯片叠层装配等高密度系统级封装技术,重点介绍了系统级封装技术的总体结构设计、主要工艺流程、三维层叠互连的关键工艺技术,以及系统测试和检测评价等技术.     

基于埋置式基板的三维多芯片组件的翘曲研究

 采用粘塑性有限元焊球模型以及大形变理论研究了三维多芯片组件(3D-MCM)的翘曲形态特征及其成因,结果表明基板腔室的存在使埋置式基板形成了双弓形翘曲形态,焊球的粘塑性使组件在温度循环中出现了翘曲回滞现象.基板中心空腔能改变基板翘曲形态,有利于减小基板翘曲,并有利于提高倒扣焊器件的热机械可靠性.底充胶能够增强3D-MCM的互连强度,并且能够有效降低3D-MCM温度循环后的残留翘曲度.底充胶的热膨胀系数(CTE)过高可能引发3D-MCM新的失效模式.3D-MCM的云纹干涉实验结果与数值分析结果相符较好.     

一种低成本的硅垂直互连技术

1引言 近年来，随着三维叠层封装技术和MEMS封装技术的发展，硅垂直互连技术正在受到越来越多的重视【1】。这一技术通过在硅片上制作出垂直电互连来实现芯片正面与背面或上下芯片之间的互连，从而缩短了互连线的长度并为芯片提供更为优异的电性能。其应用包括：台面MOS功率器件的倒装芯片封装【2】、垂直集成传感器阵列的制造【3】、RF-MEMS器件的封装【4】、高性能硅基板的开发【5】和芯片的三维叠层封装【6】。     

LTCC三维MCM技术研究

三维多芯片组件（3D-MCM）是实现高密度组装的有效手段。本文介绍了LTCC 3D-MCM研制过程中的隔板的制作、焊料凸点的制作、多块基板与隔板的叠装和垂直互连等工艺技术；对焊料凸点中的孔洞、基板与隔板垂直互连中的虚焊和3D-CM不同焊接区域焊料的选择进行了分析和讨论。     

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。     

Fine grain thermal modeling and experimental validation of 3D-ICs

3D die stacking is a promising technique to allow miniaturization and performance enhancement of electronic systems. Key technologies for realizing 3D interconnect schemes are the realization of vertical connections, either through the Si die or through the multilayer interconnections. The complexity of these structures combined with reduced thermal spreading in the thinned dies complicate the thermal analysis of a stacked die structure. In this paper a methodology is presented to perform a detailed thermal analysis of stacked die packages including the complete back end of line structure (BEOL), interconnection between the dies and the complete electrical design layout of all the stacked dies. The calculations are performed by 3D numerical techniques and the approach allows importing the full electrical design of all the dies in the stack. The methodology is demonstrated on a 2 stacked die structure in a BGA package. For this case the influence of through-Si vias (TSVs) on the temperature distribution is studied. The modeling results are experimentally validated with a dedicated test vehicle. A thermal test chip with integrated heaters and diodes as thermals sensors is used to successfully validate the detailed temperature profile of the hot spots in the top die of the die stack.     

多层芯片堆叠封装方案的优化方法

芯片堆叠封装是提高存储卡类产品存储容量的主流技术之一,采用不同的芯片堆叠方案,可能会产生不同的堆叠效果.针对三种芯片堆叠的初始设计方案进行了分析,指出了堆叠方案失败的原因和不足.结合两种典型芯片堆叠封装结构(金字塔型和悬梁式)的特点,提出了一种采用转接芯片完成焊盘转移的优化方法,并举例进行了芯片堆叠封装方案的说明.最后,对转接芯片的制作及尺寸设计原则进行了研究.     

3D封装及其最新研究进展

介绍了3D封装的主要形式和分类。将实现3D互连的方法分为引线键合、倒装芯片、硅通孔、薄膜导线等,并对它们的优缺点进行了分析。围绕凸点技术、金属化、芯片减薄及清洁、散热及电路性能、嵌入式工艺、低温互连工艺等,重点阐述了3D互连工艺的最新研究成果。结合行业背景和国内外专家学者的研究,指出3D封装主要面临的是散热和工艺兼容性等问题,提出应尽快形成统一的行业标准和系统的评价检测体系,同时指出对穿透硅通孔(TSV)互连工艺的研究是未来研究工作的重点和热点。     

Got to get a packet or two [stacked multilayer chip assemblies]

System in package (SiP), as it is being called, is a combination of two or more die stacked together on an interconnection substrate, all within a single package. Typically, there is some sort of processor chip coupled to either memory, a high-performance analogue IC, or to a micro-electro-mechanical system (MEMS) device. A SiP, though, could contain all these elements. This article discusses the challenges faced in SiP technology.     

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。     

多芯片叠层封装中的芯片应力分析及结构优化

针对典型的四层芯片叠层封装产品,采用正交试验设计与有限元分析相结合的方法研究了芯片、粘合剂、顶层芯片钝化层和密封剂等十个封装组件的厚度变化对芯片上最大热应力的影响,并利用找到的主要影响因子对封装结构进行优化.结果表明,该封装产品可以在更低的封装高度下实现,并具有更低的芯片热应力水平及更小的封装体翘曲,这有助于提高多芯片叠层封装产品的可靠性.     

Drop-shock reliability improvement of embedded chip resistor packages through via structure modification

We investigated the drop-shock reliability of embedded chip resistor package substrates and the effect of via structure on fractures after reflow and isothermal aging. The drop reliability of an embedded chip resistor package was evaluated under the JESD22-B111 condition. Chip resistors were embedded in Printed Circuit Board (PCB) and electrically interconnected through laser drilling and Cu plating with chip resistors. In order to improve drop reliability, via structures were modified and the modified via structure was realized by altering the laser beam distribution to transfer the fracture locus (or site) from brittle intermetallic interfaces to ductile metal interfaces such as Cu, Ni, and Ag in a chip resistor. The modified Cu via interconnection structure was extremely effective in lowering the crack propagation rate and decreasing the stress concentration factor, since this structure hindered fractures from propagating to the brittle interface between intermetallic layers during drop-shock tests.