高密度三维封装技术

简要介绍为满足日益增长的低功耗、轻重量、小体积系统的应用需求而涌现出的多种裸芯片封装与多芯片叠层封装技术。详细讨论三维封装的垂直互连工艺。主要分析三维封装技术的硅效率、复杂程度、热处理、互连密度、系统功率与速度等问题。     

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】。     

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.     

三维集成技术的现状和发展趋势

给出了三维技术的定义,并给众多的三维技术一个明确的分类,包括三维封装(3D-P)、三维晶圆级封装(3DWLP)、三维片上系统(3D-SoC)、三维堆叠芯片(3D-SIC)、三维芯片(3D-IC)。分析了比较有应用前景的两种技术,即三维片上系统和三维堆叠芯片和它们的TSV技术蓝图。给出了三维集成电路存在的一些问题,包括技术问题、测试问题、散热问题、互连线问题和CAD工具问题,并指出了未来的研究方向。     

后摩尔时代的封装技术

介绍了在高性能的互连和高速互连芯片(如微处理器)封装方面发挥其巨大优势的TSV互连和3D堆叠的三维封装技术。采用系统级封装(SiP)嵌入无源和有源元件的技术,有助于动态实现高度的3D-SiP尺寸缩减。将多层芯片嵌入在内核基板的腔体中;采用硅的后端工艺将无源元件集成到硅衬底上,与有源元件芯片、MEMS芯片一起形成一个混合集成的器件平台。在追求具有更高性能的未来器件的过程中,业界最为关注的是采用硅通孔(TSV)技术的3D封装、堆叠式封装以及类似在3D上具有优势的技术,并且正悄悄在技术和市场上取得实实在在的进步。随着这些创新技术在更高系统集成中的应用,为系统提供更多的附加功能和特性,推动封装技术进入后摩尔时代。     

硅通孔(TSV)转接板微组装技术研究进展

以硅通孔(TSV)为核心的三维集成技术是半导体工业界近几年的研发热点,特别是2.5D TSV转接板技术的出现,为实现低成本小尺寸芯片系统封装替代高成本系统芯片(So C)提供了解决方案。转接板作为中介层,实现芯片和芯片、芯片与基板之间的三维互连,降低了系统芯片制作成本和功耗。在基于TSV转接板的三维封装结构中,新型封装结构及封装材料的引入,大尺寸、高功率芯片和小尺寸、细节距微凸点的应用,都为转接板的微组装工艺及其可靠性带来了巨大挑战。综述了TSV转接板微组装的研究现状,及在转接板翘曲、芯片与转接板的精确对准、微组装相关材料、工艺选择等方面面临的关键问题和研究进展。     

三维封装中引线键合技术的实现与可靠性

结合半导体封装的发展,研究了低线弧、叠层键合、引线上芯片、外悬芯片、长距离键合和双面键合6种引线互连封装技术;分析了各种引线键合的技术特点和可靠性.传统的引线键合技术通过不断地改进,成为三维高密度封装中的通用互连技术,新技术的出现随之会产生一些新的可靠性问题;同时,对相应的失效分析技术也提出了更高的要求.多种互连引线键合技术的综合应用,满足了半导体封装的发展需求;可靠性是技术应用后的首要技术问题.     

超高速光互连系统级封装技术前沿研究

光互连系统级封装技术是用光互连在封装尺度上代替铜互连,以突破目前芯片间通信低速度瓶颈。超高速光互连系统级封装的目标是开发出可集成光子收发器,并嵌入到现代尖端的系统级封装中(SiP)中,以提高并行计算系统的数据传输效率或速度。文章介绍了超高速光互连系统级封装关键技术及前沿研究情况,通过分析IMEC、Intel、BAE系统公司等研究机构的开发现状和技术发展路线,论述了光互连SiP关键技术的发展趋势。     

高密度集成技术与电子装备小型化

小型化和一体化是未来电子装备的主流发展方向。电子装备的小型化和一体化离不开高密度集成技术,三维芯片堆叠、芯片倒装焊接、高密度多层布线基板和SIP封装等高密度集成技术在国内的研究正在兴起。未来的电子装备不仅仅是由一个个元器件组装而成,而是电路和封装密不可分的一个3D互连系统。     

LCD驱动芯片CoF封装技术的现状及发展

挠性封装基板具有可弯折、重量轻、厚度薄等特点。基于挠性基板的CoF互连技术逐渐成为薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)驱动芯片的主流封装技术。针对液晶显示系统中驱动芯片CoF封装技术的4种主要互连技术——ACA连接技术、NCA连接技术、焊料连接技术和金-金热压技术的原理、特点、研究现状和发展前景进行了总结,提出了未来CoF互连技术可能出现的新工艺和发展方向。     

电子封装技术研究与教育机构十年发展

电子封装技术是为基本的电子电路处理和存储信息建立互连和合适操作环境的科学和技术,是构成芯片-器件-组件-产品的桥梁.电子封装是基础制造技术,同时又是-门新兴的交叉学科,涉及到封装材料、电磁设计、结构设计、热管理、微纳制造、电子器件、可靠性等较宽的知识范围.电子制造的特点是技术发展迅速、更新换代极快.电子封装正在从芯片-元件-组件-系统的传统制造模式向系统封装的模式转变,圆片级封装、系统封装、三维封装等先进封装技术已经开始走向市场.封装占电子器件和微系统的制造成本的比重越来越大,在先进封装中达到60％.在高端封装中技术与人才的竞争更为激烈.     

三维集成封装中的TSV互连工艺研究进展

为顺应摩尔定律的增长趋势,芯片技术已来到超越"摩尔定律"的三维集成时代。电子系统进一步小型化和性能提高,越来越需要使用三维集成方案,在此需求推动下,穿透硅通孔(TSV)互连技术应运而生,成为三维集成和晶圆级封装的关键技术之一。TSV集成与传统组装方式相比较,具有独特的优势,如减少互连长度、提高电性能并为异质集成提供了更宽的选择范围。三维集成技术可使诸如RF器件、存储器、逻辑器件和MEMS等难以兼容的多个系列元器件集成到一个系统里面。文章结合近两年的国外文献,总结了用于三维集成封装的TSV的互连技术和工艺,探讨了其未来发展方向。     

薄型化三维封装

<正> 日本 North 公司的最新技术——利用铜凸点互连铜布线层,实现了既可靠又便宜的铜-铜直接互连;同时更容易实现一个封装体内多个芯片的叠层封装。用现有的逻辑芯片和存储器芯片封装在一个封装体内组成一个系统,取代在一个芯片上进行系统集成,可以大大缩短开发周期。但是,常规的引线     

系统级封装技术方兴未艾

本文论述系统级封装SiP与系统级芯片SoC的比较优势，重点介绍叠片式封装和晶圆级封装技术如何有效提高封装密度并解决了传统封装面临的带宽、互连延迟、功耗和总线性能等方面的难题。     

一种新型的BBUL封装技术

无凸点叠层封装（BBUL）技术是Intel公司研制出的一种新型封装技术，用以满足未来微处理器封装技术的要求。这种BBUL封装技术具有很大的优越性，它免除了大多数高性能的倒装芯片所用的大量焊料凸点和互连，使环路电感量小、热机械应力小，不但减小芯片连接的寄生效应，而且提高了微处理器芯片的效率。此外，该封装的体积比传统封装更小、更轻，使多芯片之间的互连更为紧密。特别适合于高引出端的电子类及光电子产品，如逻辑单元、存储器、射频器件以及微型机电一体化系统。本文主要从其发展背景、工艺及特性方面，来阐述这种新型的BBUL封装技术，最后提出一些建议。     

未来微处理器的封装技术--新型无凸点叠层封装

无凸点叠层(BBUL)封装技术是Intel公司研制出的1种新型封装技术,用以满足未来微处理器封装技术的要求.这种BBUL封装技术具有巨大的优越性,它免除了大多数高性能的倒装芯片所用的大量焊料凸点和互连,使环路电感量小、热机械应力小,不但减小芯片连接的寄生效应,而且提高了微处理器芯片的效率.此外,该封装的体积比传统封装更小、更轻,使多芯片之间的互连更为紧密.特别适合于高引出端的电子类及光电子产品,如逻辑单元、存储器、射频器件以及微型机电一体化系统.本文主要从其发展背景、工艺及特性方面阐述这种新型BBUL封装技术,最后提出一些建议.     

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.     

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。     

一种新型的BBUL封装技术

无凸点叠层封装（BBUL）技术是Intel公司研制出的一种新型封装技术，用以满足未来微处理器封装技术的要求。这种BBUL封装技术具有巨大的优越性，它免除了大多数高性能的倒装芯片所用的大量焊料凸点和互连，使环路电感量小、热机械应力小，不但减小芯片连接的寄生效应，而且提高了微处理器芯片的效率。此外，该封装比传统封装更小、更轻，使多芯片之间的互连更为紧密，特别适合于高引出端的电子类及光电子产品，如逻辑单元、存储器、射频器件以及微型机电一体化系统。本文主要从其发展背景、工艺及特性方面来阐述这种新型的BBUL封装技术，最后提出一些建议。     

未来微处理器的封装技术—8新型无凸点叠层封装

无凸点叠层（BBUL）封装技术是Intel公司研制出的1种新型封装技术，用以满足未来微处理器封装技术的要求，这种BBUL封装技术具有巨大的优越性，它免除了大多数高性能的倒装芯片所用的大量焊料凸点互连，使环路电感量小，热机械应力小，不但减小芯片连接的寄生效应，而且提高了微处理器芯片的效率，此外，该封装的体积比传统封装更小，更轻，使多芯片之间的互连更为紧密，特别适合于高引出端的电子类及光电子产品，如逻辑单元，存储器，射频器件以及微型机电一体化系统。本主要从其发展背景，工艺及特性方面阐述这种新型BBUL封装技术，最后提出一些建议。