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Chiplet封裝的幾種連接方式介紹與Chiplet芯粒先進(jìn)芯片封裝清洗

各類連接技術(shù)是構(gòu)成Chiplet的基礎(chǔ)

同的Chiplet封裝形式雖然命名方式不同,但均由幾種連接方式混合搭配而成。連接方式主要分為點(diǎn)和面,點(diǎn)連接主要有Bumping(凸塊)和TSV(硅通孔)、面連接主要有RDL(重布線層)和Silicon Interposer(硅中階層)。

Bumping(凸塊):倒裝是先進(jìn)封裝中最核心的工藝,而Bumping又是倒裝流程中最重要的工藝,是Chiplet的第一步。Bumping指的是在晶圓表面預(yù)留的位置(通常是Pad)生長焊球,通過焊球?qū)崿F(xiàn)與基板、PCB的連接。Bumping的材料一般有錫、銅、金,其制造過程與前道晶圓制造步驟基本相似,主要涉及PI涂敷、光刻、濺鍍、電鍍、清洗、回流焊等工藝。Bumping的參數(shù)主要分為直徑、高度和密度,隨著芯片復(fù)雜度提升,引腳數(shù)相應(yīng)提升,導(dǎo)致Bumping直徑更小、高度更低、密度更高,對應(yīng)難度更高。


圖表16:Bumping示意圖和工藝流程



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資料來源:Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM,華進(jìn)半導(dǎo)體官網(wǎng),中金公司研究部


?TSV(Through silicon via, 硅通孔):主要用于立體封裝,在硅片中進(jìn)行垂直方向上的打孔,為芯片起到電氣延伸和互連的作用。按照集成類型的不同,TSV分為2.5D和3D,2.5D TSV位于中介層中,而3DTSV貫穿芯片本身,直接連接上下層芯片。TSV連接方式大量應(yīng)用于高端存儲器堆疊、Interposer中。


圖表17:TSV主要應(yīng)用場景


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資料來源:SK Hynix,中金公司研究部


?RDL(Re-distributed layer,重布線層):主要為2D平面上的芯片電氣延伸與互連提供媒介。優(yōu)勢主要有3點(diǎn):1)芯片設(shè)計者可以通過對RDL的設(shè)計代替一部分芯片內(nèi)部線路的設(shè)計,從而降低設(shè)計成本;2)采用RDL能夠支持更多的引腳數(shù)量;3)采用RDL可以使I/O觸點(diǎn)間距更靈活、凸點(diǎn)面積更大,從而使基板與元件之間的應(yīng)力更小、元件可靠性更高。RDL在WLP(Wafer Level Package,晶圓級封裝)和立體堆疊封裝中有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)重布凸點(diǎn)的位置,RDL可分為扇入型(Fan-In)和扇出型(Fan-Out)。扇入型封裝是將線路集中在芯片內(nèi)部,主要用于低I/O節(jié)點(diǎn)數(shù)量和較小裸片工藝中;扇出型封裝技術(shù)采用在芯片尺寸以外的區(qū)域做I/O接點(diǎn)布線設(shè)計以提高I/O接點(diǎn)的數(shù)量,主要適用于尺寸較大的芯片類型,如服務(wù)器、主機(jī)芯片。


圖表18:RDL基本結(jié)構(gòu)


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資料來源:李揚(yáng)《SiP系統(tǒng)級封裝設(shè)計與仿真》(2012),SK Hynix,中金公司研究部



圖表19:扇入型晶圓級封裝及扇出型晶圓級封裝


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資料來源:李揚(yáng)《SiP系統(tǒng)級封裝設(shè)計與仿真》(2012),SK Hynix,中金公司研究部


?Interposer(中介層):是封裝中多芯片模塊或電路板傳遞電信號的一層平臺,作用類似于RDL,但I(xiàn)nterposer的通常密度更高。中介層可以由硅和有機(jī)材料制成,充當(dāng)多顆裸片和電路板之間的橋梁,完成異質(zhì)集成封裝。Interposer具有較高的細(xì)間距I/O密度和TSV形成能力,在2.5D和3D IC芯片封裝中扮演著關(guān)鍵角色。


圖表20:TSV與中介層構(gòu)成2.5D IC


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資料來源:李揚(yáng)《SiP系統(tǒng)級封裝設(shè)計與仿真》(2012),中金公司研究部


Chiplet芯粒-先進(jìn)芯片封裝清洗:

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學(xué)遷移,形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等,這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關(guān)注的呢?助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo),從產(chǎn)品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大,嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效,因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗,才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù),滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求,打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。


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