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3D封装封装技术中有哪三种常见的技术路径?详解文

合明科技 👁 2156 Tags:MEMS封装技术TSV技术PoP

半导体产品在由二维向三维发展,从技术发展方向半导体产品出现了系统级封装(SiP)等新的封装方式,从技术实现方法出现了倒装(FlipChip),凸块(Bumping),晶圆级封装(Waferlevelpackage),2.5D封装(interposer,RDL等),3D封装(TSV)等先进封装技术。

3D封装:TSV,PoP和MEMS

1.TSV(Through-siliconvia,硅通孔):Bump和RDL会占用芯片接合到基板上的平面面积,TSV可以将芯片堆叠起来使三维空间被利用起来。更重要的是,堆叠技术改善了多芯片连接时的电学性质。引线键合可以被用于堆叠技术,但TSV吸引力更大。TSV实现了贯穿整个芯片厚度的电气连接,更开辟了芯片上下表面之间的最短通路。芯片之间连接的长度变短也意味着更低的功耗和更大的带宽。TSV技术最早在CMOS图像传感器中被应用,未来在FPGA、存储器、传感器等领域都将被应用。根据Yole预测,2016~2021年,应用TSV技术的晶圆数量将以10%的年复合增长率增长。3D存储芯片封装也会在将来大量的用到TSV。

2.3DIC和TSV技术演进路径

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3.TSV技术示意图

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4.PoP(PackageonPackage,堆叠封装):PoP是一种将分离的逻辑和存储BGA(Ballgridarray,球状引脚栅格阵列)包在垂直方向上结合起来的封装技术。在这种结构中,两层以上的封装单元自下而上堆叠在一起,中间留有介质层来传输信号。PoP技术增大了器件的集成密度,底层的封装单元直接与PCB板接触。传统的PoP是基于基板的堆叠,随着存储器对高带宽的需求,球间间隔要求更小,未来将会与FOWLP技术相结合,做基于芯片的堆叠。

5.MEMS封装:微机电系统在近些年应用越来越广泛,随着传感器、物联网应用的大规模落地,MEMS封装也备受关注。MEMS的封装不同与集成电路封装,分为芯片级、模组级、卡级、板级、门级等多元垂直分级封装,设计时也需考虑不同模组间的相互影响。目前MEMS封装市场规模在27亿美元左右,2016~2020年间将会维持16.7%的年复合增长率高速增长。其中RFMEMS封装市场是主要驱动,2016~2020年间,年复合增长率高达35.1%。
6.MEMS封装技术示意图

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在整个MEMS生态系统中,MEMS封装发展迅速,晶圆级和3D集成越来越重要。主要的趋势是为低温晶圆键合等单芯片集成开发出与CMOS兼容的MEMS制造工艺。另一个新趋势是裸片叠层应用于低成本无铅半导体封装,这种技术可为量产带来更低的成本和更小的引脚封装。但是,MEMS器件的CMOS和3D集成给建模、测试和可靠性带来挑战。

7.先进芯片封装清洗:

合明科技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。

合明科技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。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。

 



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