成熟的半导体先进封装工艺详解与芯片清洗剂介绍

半导体先进封装技术是后摩尔时代突破芯片性能瓶颈的关键手段，其核心在于通过高密度互连、异构集成等方式提升系统性能。以下是当前成熟的先进封装工艺详解：

一、核心工艺要素

1. Bump（凸点）
   通过电镀或化学沉积在芯片表面形成金属凸点（如铜柱或锡球），作为垂直互连的物理支撑和电信号通道。倒装芯片（FC）工艺中，凸点间距可缩小至40μm以下，实现高密度互连。

2. RDL（再布线层）
   利用光刻、电镀等工艺在晶圆表面重新布线，将芯片边缘的I/O触点重分布到更广区域。扇出型封装（Fan-Out）通过RDL实现多芯片集成，布线密度可达2μm线宽/间距。

3. TSV（硅通孔）
   在硅中介层或芯片内部垂直穿孔并填充导电材料（如铜），实现3D堆叠的Z轴互连。2.5D封装中TSV用于连接芯片与硅中介层，3D封装则直接穿透芯片堆叠。

4. Wafer（晶圆级封装）
   直接在晶圆上进行封装加工，包括Fan-In WLP（芯片尺寸封装）和Fan-Out WLP（扩展型封装）。典型流程包含光刻、溅射、电镀等前道工艺，加工效率比传统封装提升30%以上。

二、主流封装技术详解

1. 倒装焊（Flip-Chip）

• 流程：晶圆凸块制作→芯片倒置焊接至基板→底部填充胶加固。

• 优势：相比引线键合，互连路径缩短80%，信号延迟降低至皮秒级，适用于CPU/GPU等高性能芯片。

2. **扇出型封装（Fan-Out）

• 技术分支：

• Fan-In WLP：直接在芯片表面布线，封装尺寸等于芯片尺寸，用于移动设备传感器。

• Fan-Out WLP：通过环氧塑封料（EMC）扩展布线区域，支持多芯片异构集成，I/O密度可达1000+个。

3. 2.5D/3D封装

• 2.5D技术：使用硅/玻璃/有机中介层横向集成多芯片。硅中介层布线密度最高（0.8μm线宽），但成本是玻璃中介层的3倍；有机中介层成本低但需配合面板级封装（FOPLP）提升良率。

• 3D技术：基于TSV和混合键合（Hybrid Bonding）垂直堆叠DRAM/HBM，键合间距可缩小至3μm，带宽达1TB/s。

4. 系统级封装（SiP）

集成处理器、存储器、射频模块等异构芯片，采用引线键合/倒装焊混合工艺。苹果Watch系列通过SiP将系统体积缩小60%，开发周期比SoC缩短9个月。

三、关键材料与工艺创新

1. 中介层材料对比

   材料类型	线宽能力	热膨胀系数（CTE）	成本	应用场景
   硅中介层	≤0.8μm	2.6 ppm/℃	高	HPC/GPU
   玻璃中介层	≤2μm	可调至3-7 ppm/℃	中	射频模块
   有机中介层	≥5μm	15-20 ppm/℃	低	物联网芯片
   （数据来源：）

2. 混合键合技术
   采用Cu-Cu直接键合与SiO₂介质层结合，实现≤5μm间距的芯片堆叠。英特尔Foveros技术通过晶圆级混合键合（W2W）使互连密度提升10倍，功耗降低40%。

四、发展趋势

1. Chiplet异构集成
   将大尺寸SoC拆分为多个小芯粒（Chiplet），采用5nm逻辑芯粒+28nm I/O芯粒组合，成本比单片集成降低35%。

2. 面板级封装（PLP）
   使用610mm×457mm面板替代300mm晶圆，材料利用率从85%提升至95%，成本降低60%。

如需更完整的工艺流程图或特定技术参数，可参考等来源的技术白皮书。

半导体先进封装技术是后摩尔时代突破芯片性能瓶颈的关键手段，其核心在于通过高密度互连、异构集成等方式提升系统性能。以下是当前成熟的先进封装工艺详解：

一、核心工艺要素

1. Bump（凸点）
   通过电镀或化学沉积在芯片表面形成金属凸点（如铜柱或锡球），作为垂直互连的物理支撑和电信号通道。倒装芯片（FC）工艺中，凸点间距可缩小至40μm以下，实现高密度互连。

2. RDL（再布线层）
   利用光刻、电镀等工艺在晶圆表面重新布线，将芯片边缘的I/O触点重分布到更广区域。扇出型封装（Fan-Out）通过RDL实现多芯片集成，布线密度可达2μm线宽/间距。

3. TSV（硅通孔）
   在硅中介层或芯片内部垂直穿孔并填充导电材料（如铜），实现3D堆叠的Z轴互连。2.5D封装中TSV用于连接芯片与硅中介层，3D封装则直接穿透芯片堆叠。

4. Wafer（晶圆级封装）
   直接在晶圆上进行封装加工，包括Fan-In WLP（芯片尺寸封装）和Fan-Out WLP（扩展型封装）。典型流程包含光刻、溅射、电镀等前道工艺，加工效率比传统封装提升30%以上。

二、主流封装技术详解

1. 倒装焊（Flip-Chip）

• 流程：晶圆凸块制作→芯片倒置焊接至基板→底部填充胶加固。

• 优势：相比引线键合，互连路径缩短80%，信号延迟降低至皮秒级，适用于CPU/GPU等高性能芯片。

2. **扇出型封装（Fan-Out）

• 技术分支：

• Fan-In WLP：直接在芯片表面布线，封装尺寸等于芯片尺寸，用于移动设备传感器。

• Fan-Out WLP：通过环氧塑封料（EMC）扩展布线区域，支持多芯片异构集成，I/O密度可达1000+个。

3. 2.5D/3D封装

• 2.5D技术：使用硅/玻璃/有机中介层横向集成多芯片。硅中介层布线密度最高（0.8μm线宽），但成本是玻璃中介层的3倍；有机中介层成本低但需配合面板级封装（FOPLP）提升良率。

• 3D技术：基于TSV和混合键合（Hybrid Bonding）垂直堆叠DRAM/HBM，键合间距可缩小至3μm，带宽达1TB/s。

4. 系统级封装（SiP）

集成处理器、存储器、射频模块等异构芯片，采用引线键合/倒装焊混合工艺。苹果Watch系列通过SiP将系统体积缩小60%，开发周期比SoC缩短9个月。

三、关键材料与工艺创新

1. 中介层材料对比

   材料类型	线宽能力	热膨胀系数（CTE）	成本	应用场景
   硅中介层	≤0.8μm	2.6 ppm/℃	高	HPC/GPU
   玻璃中介层	≤2μm	可调至3-7 ppm/℃	中	射频模块
   有机中介层	≥5μm	15-20 ppm/℃	低	物联网芯片
   （数据来源：）

2. 混合键合技术
   采用Cu-Cu直接键合与SiO₂介质层结合，实现≤5μm间距的芯片堆叠。英特尔Foveros技术通过晶圆级混合键合（W2W）使互连密度提升10倍，功耗降低40%。

四、发展趋势

1. Chiplet异构集成
   将大尺寸SoC拆分为多个小芯粒（Chiplet），采用5nm逻辑芯粒+28nm I/O芯粒组合，成本比单片集成降低35%。

2. 面板级封装（PLP）
   使用610mm×457mm面板替代300mm晶圆，材料利用率从85%提升至95%，成本降低60%。

如需更完整的工艺流程图或特定技术参数，可参考等来源的技术白皮书。

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。