3D 封装的定义和特点

3D 封装是一种新型的电子元器件封装技术，它采用三维结构来实现芯片、封装和基板之间的互联，以满足高性能、高可靠性、小尺寸、轻量化、低功耗的要求。

• 特点

• 相比传统二维平面封装，具有更高的可靠性、更低的功耗和更小的封装体积。

• 直接将芯片堆叠起来，通过硅穿孔来连结上下不同芯片的电子讯号。

• 能够在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片。

• 封装面积更小、功耗更低，拥有超大带宽，但存在严重的散热问题，且在长期可靠性方面受限。

• 优势

• 多功能、高效能，单位体积上的功能及应用成倍提升。

• 大容量高密度，能够在较小的空间内实现更多的功能。

• 降低成本，在尺寸和重量方面，3D 设计替代单芯片封装缩小了器件尺寸、减轻了重量。

• 改善了芯片的许多性能，如尺寸、重量、速度、产量及耗能。

• 技术难点

• 在超高密度硅通孔技术深宽比大于 15∶1 的制备技术中，TSV 硅通孔的孔径在不断缩小的过程中，TSV 孔内绝缘层、粘附层和阻挡层需要进一步降低成本的方案。

• 三维扇出技术的可靠性问题需要解决，例如线宽如何进一步微缩到 1 微米，芯片偏移和重组后晶圆翘曲管控等难题亟待解决。

• 在超高密度芯片堆叠技术中，节距小于 1 微米的超高精度 C2W 无凸点键合技术和装备需要进一步完善。

• 高密度重布线（RDL）技术面临着亚微米级别和大于五层布线的需求，从材料到设备工艺都需要进一步研发升级。

• 三维芯片堆叠的散热方式、材料和工艺需要根据芯片功耗进行优化。

• 3D 封装电性、微区失效分析日趋复杂，需要在测试方面作进一步优化。

TSV 技术的定义和特点

TSV 是英文 Through-Silicon Via 的缩写，即是穿过硅基板的垂直电互连。

• 特点

• 作为唯一的垂直电互连技术，是半导体先进封装最核心的技术之一。

• 具有最短的电传输路径以及优异的抗干扰性能。

• 赋予了芯片纵向维度的集成能力。

• 应用广泛，几乎可以应用于任何芯片的封装以及任何类型的先进封装，包括 LED、MEMS 等。

• 核心技术

• 深硅刻蚀和电镀是现代 TSV 的两项核心技术。

• 应用和优势

• 允许将由不同部分组成的复杂处理器分离在几个不同的芯片上，垂直连接允许更多数量的连接，有助于实现更大的带宽，而无需额外的带宽。

• 能够垂直堆叠多个芯片，大大减少了它们占用的面积。

• 对于像 CMOS Image Sensor（CIS，CMOS 图像传感器）、High Bandwidth Memory（HBM）以及 Silicon interposer（硅转接板）都极其重要。

3D 封装与 TSV 技术的关系

TSV 技术是实现 3D 封装的关键技术之一。通过硅通孔（TSV）铜互连的立体（3D）垂直整合，为 3D 封装提供了有效的垂直电连接方式。

• 硅片通孔（TSV）是三维叠层硅器件技术的最新进展，利用短的垂直电连接或通过硅晶片 的“通孔”，以建立从芯片的有效侧到背面的电连接，为最终的 3D 集成创造了一条途径。

• 由于 TSV 技术的诞生，半导体裸片和晶圆可以实现以较高的密度互连堆叠在一起，这也成为了先进封装技术的标志之一。

• 赛微电子指出 TSV（硅通孔）技术同时是实现 3D（三维）系统集成封装所必须的首要工艺，该项技术拥有良好的应用前景。

3D 封装与 TSV 技术的区别

• 3D 封装是一种封装形式，强调的是芯片的堆叠和整体封装结构，旨在实现更高的集成度、性能和更小的封装体积。

• TSV 技术则侧重于提供芯片之间的垂直电互连通道，是实现 3D 封装中芯片高效互联的关键手段之一。

• TSV 技术存在一些工艺和技术难点，如通孔的形成、相关特殊晶片的制作、通孔的金属化和 TSV 键合等。而 3D 封装面临的挑战更多在于散热、长期可靠性、高密度堆叠的精度控制等方面。

先进芯片封装清洗介绍

·         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。

·         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。