先进的叠层式3D封装技术及其应用前景

采用叠层3D封装技术将使芯片所包含晶体管数目成倍的增加,它不但具有体积小、性能高、功耗低等优点,而且拥有无可比拟的封装效率。对其叠层3D封装的发展趋势、技术特点、技术优势、散热问题以及应用前景等几个方面进行了探讨。

晶圆叠层3D封装中晶圆键合技术的应用

论述了晶圆叠层3D封装中的典型工艺——晶圆键合技术,并从晶圆键合原理、工艺过程、键合方法、设备要求等方面对其进行了深入探讨;以期晶圆叠层3D封装能够应用到更加广泛的领域。

3D叠层封装集成电路的芯片分离技术

3D叠层封装是高性能器件的一种重要的封装形式,其鲜明的特点为器件的物理分析带来了新的挑战。介绍了一种以微米级区域研磨法为主、化学腐蚀法为辅的芯片分离技术,包括制样方法及技术流程,并给出了实际的应用案例。该技术实现了3D叠层芯片封装器件内部多层芯片的逐层暴露及非顶层芯片中缺陷的物理观察分析,有助于确定最终的失效原因,防止失效的重复出现,对于提高集成度高、容量大的器件的可靠性具有重要的意义。

射频微系统2.5D/3D封装技术发展与应用

2.5D/3D封装技术是满足未来射频系统更高集成度、更高性能、更高工作频率需求的主要手段。文中介绍了目前微系统2.5D/3D封装技术的发展趋势及硅通孔(TSV)、微凸点/铜柱、圆片级封装等先进的高密度封装技术,并关注了2.5D/3D封装技术在射频微系统领域的应用及挑战,为射频微系统集成封装技术研究提供参考。

射频系统2.5D/3D封装结构的研究进展

射频系统封装已经成为无线通信系统重要的集成技术,对于不断向高速率、小型化、多功能方向发展的无线通信系统,先进射频系统封装结构为其提供了坚实的基础。介绍了2.5D/3D射频系统封装结构的研究进程,重点分析了中介层结构、埋入结构、堆叠结构中的关键工艺,并从信号传输、电磁干扰、结构集成度等多角度出发,对不同封装结构做了深入剖析。探讨了射频系统封装结构发展遇到的难题,并对当今先进封装结构在未来射频系统中的应用做了简单的展望。

新型的3D堆叠封装制备工艺及其实验测试

为了满足超大规模集成电路（VLSI）芯片高性能、多功能、小尺寸和低功耗的需求，采用了一种基于贯穿硅通孔（TSV）技术的3D堆叠式封装模型。先用深反应离子刻蚀法（DRIE）形成通孔，然后利用离子化金属电浆（IMP）溅镀法填充通孔，最后用Cu／Sn混合凸点互连芯片和基板，从而形成了3D堆叠式封装的制备工艺样本。对该样本的接触电阻进行了实验测试，结果表明，100μm^2Cu／Sn混合凸点接触电阻约为6．7mΩ，高90μm的斜通孔电阻在20～30mΩ，该模型在高达10GHz的频率下具有良好的机械和电气性能。

适用于3D裸芯片叠层塑封器件的DPA试验方法研究

由于3D叠层塑封器件的封装类型的特殊性和复杂性,传统的破坏性物理分析试验方法无法满足对该类型器件的芯片开裂、分层和键合失效(开路或短路)等失效模式的完整考核。因此,结合3D叠层塑封器件独特的结构和工艺,针对3D裸芯片叠层塑封器件的典型失效模式,研究了2D与3D相结合的X射线检查方法、C扫描/B扫描/透射模式相结合的声学扫描显微镜检查方法和基于芯片减层和分离技术的内部目检方法等新型DPA试验方法,并为3D叠层塑封器件的样品开封和层间分离等提供了指导性意见,满足了对3D叠层封装器件的设计、结构、材料、制造质量和工艺情况等进行完整考核的需要。

集成硅基转接板的PDN供电分析

集成硅转接板的2.5D/3D封装是实现Chiplet技术的重要封装方案。总结了传统电源分配网络(PDN)的供电机理,分析了先进封装下PDN存在的直流压降过大、路径电阻大等电源完整性问题,介绍了针对硅基转接板上PDN的等效电路建模方法,重点概述了2.5D/3D封装下PDN的建模与优化。通过将整块的大尺寸硅桥拆分为多个小硅桥、硅桥集成硅通孔(TSV)、增加TSV数量等方式减少电源噪声。最后,对比采用不同集成方案的DC-DC电源管理模块的PDN性能,结果表明,片上集成方案在交流阻抗、电源噪声以及直流压降等指标上都优于传统的基板集成方案,是3D Chiplet中具有潜力的供电方案。

基于Cadence 3D-IC平台的2.5D封装Interposer设计

2.5D先进封装区别于普通2D封装,主要在于多了一层Silicon Interposer(硅中介层),它采用硅工艺,设计方法相比普通2D封装更为复杂。而高带宽存储(High Bandwidth Memory,HBM)接口的互连又是Interposer设计中的主要挑战,需要综合考虑性能、可实现性等多种因素。介绍了基于Cadence 3D-IC平台的Interposer设计方法,并结合HBM接口的自动布线脚本可以快速实现Interposer设计;同时通过仿真分析确定了基于格芯65 nm三层金属硅工艺的HBM2e 3.2 Gb/s互连设计规则,权衡了性能和可实现性,又兼具成本优势。

2.5D/3D芯片-封装-系统协同仿真技术研究

2.5D/3D芯片包含Interposer/硅穿孔(Through Silicon Via,TSV)等复杂结构,通过多物理场仿真可以提前对2.5D/3D芯片的设计进行信号完整性(Signal Integrity,SI)、电源完整性(Power Integrity,PI)及可靠性优化。总结了目前2.5D/3D芯片仿真进展与挑战,介绍了基于芯片模型的Ansys芯片-封装-系统(CPS)多物理场协同仿真方法,阐述了如何模拟芯片在真实工况下达到优化芯片信号完整性、电源完整性以及优化散热方式、提高结构可靠性的设计目标,并进行电热耦合、热应力耦合分析,指出了仿真技术的未来发展方向。

3D封装的发展动态与前景

3D封装是手机等便携式电子产品小型化和多功能化的必然产物。3D封装有两种形式,芯片堆叠和封装堆叠。文章介绍了芯片堆叠和封装堆叠的优缺点、关键技术、最新动态和发展前景。

CF/ABS的3D打印与TPU注射复合成型技术

采用3D打印制备CF/ABS试样,置于在模具内进行TPU注塑成型,形成注塑层全包裹或半包裹3D打印层的复合结构。结果表明,与全包裹的芯壳结构相比,半包裹的上下叠层结构更稳定,成型过程更容易控制,成型质量更高。其拉伸强度和断裂伸长率分别为16.47 MPa和464%,与全包裹式相比,分别提高了18%和40%。3D打印与注塑复合成型的上下叠层制件表面平整,3D打印层与注塑层层间粘接效果较好,拉伸前未出现分层现象。

3D封装技术

一般的微电子封装技术均是在X、Y平面内实现的二维(Two-Dimensional-2D)封装。由于电子整机和系统在航空、航天、计算机等领域对小型化、轻型化、薄型化等高密度组装要求的不断提高,在MCM发展的基础上,对有限的面积。

3D NAND闪存的层间差异特性的研究

3D堆叠技术的引入大幅提升了与非型闪存(NAND flash)存储容量,但由于制程工艺的影响,导致不同层的存储单元会出现差异,而且随着堆叠层数的增加,不同层的存储单元的特性差异将更加明显。为了研究制程差异对闪存层间性能的影响,通过硬件设备对闪存芯片特性进行实测,得到了不同层的存储单元在不同噪声下的原始误码率和阈值电压分布关系。实验结果显示,随着编程/擦除次数的增加和数据保持时间的增长,不同层的存储单元的性能差异将更加明显,需要借助先进的信道检测技术来改善存储性能。

叠层封装技术

首先介绍叠层封装技术的发展现状及最新发展趋势,然后采用最传统的两层叠层封装结构进行分析,包括描述两层叠层封装的基本结构和细化两层叠层封装技术的SMT组装工艺流程。最后重点介绍了目前国际上存在并投入使用的六类主要的叠层封装方式范例,同时进一步分析了叠层封装中出现的翘曲现象以及温度对翘曲现象的影响。分析结果表明:由于材料属性不同会引起正负两种翘曲现象;从室温升高到150℃左右的时候易发生正变形的翘曲现象,在150℃升高至260℃的回流焊温度过程中多发生负变形的翘曲现象。

混合键合技术在三维堆叠封装中的研究进展

随着半导体技术的发展,传统倒装焊(FC)键合已难以满足高密度、高可靠性的三维(3D)互连技术的需求。混合键合(HB)技术是一种先进的3D堆叠封装技术,可以实现焊盘直径≤1μm、无凸点的永久键合。阐述了HB技术的发展历史、研究进展并预测了发展前景。目前HB技术的焊盘直径/节距已达到0.75μm/1.5μm,热门研究方向包括铜凹陷、圆片翘曲、键合精度及现有设备兼容等,未来将突破更小的焊盘直径/节距。HB技术将对后摩尔时代封装技术的发展起到变革性作用,在未来的高密度、高可靠性异质异构集成中发挥重要的作用。

3D打印技术在牙科制造领域中的应用及未来

背景:对于牙齿缺损或缺失的病例,需通过个性化制作修复物达到治疗目的。传统的制作工艺耗时长、费用高、精准度差。3D打印技术引入牙科制造后,能一定程度提高制作效率和品质。目的:介绍3D打印技术在牙科制造中的应用现状,讨论目前应用中存在的技术瓶颈,展望未来3D打印技术在牙科制造应用的发展方向。方法:作者以"3D printing,metal implant,dental manufacturing,dental restorations,3D打印,骨缺损,金属内植物,牙科制造,牙科修复"等为关键词,检索1980至2019年期间的Web of Science、万方、CNKI数据库中的相关文献。初检文章261篇,筛选后对60篇文章进行参考总结。结果与结论:3D打印牙模、数字化种植导板、蜡型等已在牙科制造中得到应用和推广,3D打印技术在牙科制造已得到较广泛的应用,使用最为广泛的6种工艺分别是树脂光固化成型、叠层实体制造、熔融沉积成型、选择性激光烧结、选择性激光熔化、立体喷墨技术。目前3D打印技术在牙科制造领域的应用存在着一定的技术瓶颈,突破技术瓶颈后,3D打印技术在未来的牙科制造领域将能发挥更大作用。

叠层芯片引线键合技术在陶瓷封装中的应用

随着集成电路封装技术朝着高密度封装方向发展,同时基于系统产品不断多功能化的需求,出现了叠层封装技术。介绍了芯片叠层封装的传统引线封装结构,详细阐述了一种新型的芯片十字交叉型叠层封装结构,并结合这种封装结构在陶瓷封装工艺中的应用进行了具体实施与探讨,并进行了引线键合可靠性考核试验。通过试验研究表明叠层芯片引线键合技术也可广泛应用于陶瓷封装产品中。

先进封装Chiplet技术

随着先进制程技术迭代到5nm、3nm,摩尔定律的效应逐渐趋缓,制程开发成本和复杂度也在不断攀升。在芯片散热、传输带宽、制造良率等面临挑战的背景下,单颗芯片的性能提升遇到了“功耗墙、存储墙、面积墙”等瓶颈。而Chiplet技术的出现,为这一问题提供了新的解决思路。本文概述Chiplet芯片的底层封装技术,阐述我国先进封装领域发展的现状,对我国先进封装发展提出建议。

3D打印技术将“颠覆”仪器制造模式？

3D打印技术是利用光固化和纸层叠等一系列快速成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造。与普通打印机的工作原理基本一致，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。