5D/3D 封装技术难点概述

5D/3D 封装技术是当前集成电路封装领域的前沿技术，具有显著的优势，但也面临着诸多难点。

• 超高密度硅通孔（TSV）制备技术是关键难点之一。随着技术发展，TSV 硅通孔的孔径不断缩小，深宽比增大，这对孔内绝缘层、粘附层和阻挡层的制备提出了更高要求，同时需要寻找进一步降低成本的方案。

• 三维扇出技术存在可靠性问题。例如，线宽微缩到 1 微米以下面临挑战，芯片偏移和重组后晶圆翘曲的管控难度较大。

• 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有待完善。

• 高密度重布线（RDL）技术面临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，以确保芯片稳定运行。

• 3D 封装的电性、微区失效分析日趋复杂，测试方面需要进一步优化。

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5D/3D 封装技术难点案例分析

• AMD 推出的集成 3D V-cache 技术的第三代霄龙产品，展示了 3D 封装的优势，但也反映出在性能提升的同时，散热管理、电性分析等方面可能存在的挑战。

• 赛灵思（Xilinx）型号为“Virtex-7 2000T FPGA”的产品，基于 2.5D 转接板技术实现了芯片的高效集成，但在制造过程中，如 TSV 结构的制备、芯片间的互连等环节都存在技术难点。

5D/3D 封装技术难点解决方法

• 为应对测试挑战，推动了先进封装测试新标准和方法的研制。

• 代工厂、设备供应商、研发机构等正在研发铜混合键合（Hybrid bonding）工艺。与现有的堆叠和键合方法相比，混合键合可以提供更高的带宽和更低的功耗，但实现难度较大。例如，台积电正在研究一种叫做集成芯片系统（SoIC）的技术，使用混合键合可实现低于微米的键合间距，提高芯片到芯片的通信速度、带宽密度和能源效率。

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5D/3D 封装技术难点对比其他封装技术

• 相较于传统的封装技术，如倒装（FlipChip）、凸块（Bumping）、晶圆级封装（Waferlevelpackage）等，5D/3D 封装在实现更高集成度和性能的同时，面临着 TSV 制备、芯片堆叠、散热管理等更为复杂和艰巨的技术难题。

• 先进封装技术在诞生之初选择有限，而如今呈爆炸式发展。5D/3D 封装的难点在于需要解决超高密度互连、散热优化、可靠性保障等问题，而其他封装技术可能在某些方面的要求相对较低。

5D/3D 封装技术难点的未来发展趋势

• 未来，5D/3D 封装技术将不断演进。在散热管理方面，将更加注重创新的散热方式和材料，以应对不断增加的芯片功耗。

• 随着技术的进步，测试和失效分析方法将更加精准和高效，以保障封装的质量和可靠性。

• 新材料和新工艺的引入将成为趋势，如高导热材料、低介电常数材料等，以提升封装的性能。

• 行业将朝着更高集成度、更小尺寸、更低功耗的方向发展，以满足人工智能、高性能计算等新兴应用领域的需求。

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。