一、先進(jìn)封裝行業(yè)概覽

半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)主要分為設(shè)計(jì)，制造和封測(cè)三大環(huán)節(jié)。

上游支撐產(chǎn)業(yè)為EDA、半導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體設(shè)備，下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)為消費(fèi)電子、通訊產(chǎn)業(yè)等。

其中封測(cè)行業(yè)屬于半導(dǎo)體晶圓前道制造之后的工序，主要分為封裝和測(cè)試兩大細(xì)分環(huán)節(jié)。

封裝是指將生產(chǎn)加工后的晶圓進(jìn)行切割、焊線塑封，使電路與外部器件實(shí)現(xiàn)連接，并為半導(dǎo)體產(chǎn)品提供機(jī)械保護(hù)，使其免受物理、化學(xué)等環(huán)境因素?fù)p失的工藝。

半導(dǎo)體封裝技術(shù)發(fā)展大致分為四個(gè)階段，全球封裝技術(shù)的主流處于第三代的成熟期，主要是CSP、BGA封裝技術(shù)，目前封測(cè)行業(yè)正在從傳統(tǒng)封裝向先進(jìn)封裝轉(zhuǎn)型。

隨著半導(dǎo)體先進(jìn)制程不斷往7nm/5nm，甚至以下邁進(jìn)，晶片設(shè)計(jì)與制造工藝微縮的難度、成本與開發(fā)時(shí)間均呈現(xiàn)跳躍式的增長(zhǎng)。

面對(duì)此難題，晶片業(yè)者試圖透過先進(jìn)封裝來達(dá)到晶片間的高密度互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)以更低成本提供同等級(jí)效能表現(xiàn)。

先進(jìn)封裝采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和先進(jìn)的集成工藝，對(duì)芯片進(jìn)行封裝級(jí)重構(gòu)，并且能有效提升系統(tǒng)高功能密度的封裝技術(shù)。

先進(jìn)封裝工藝包括倒裝焊(FlipChip)、晶圓級(jí)封裝(WLP)、2.5D封裝（Interposer） 、3D封裝 (TSV)、Chiplet等。

芯片整合已演進(jìn)至2.5D/3D及Chiplet封裝：

二、Chiplet：先進(jìn)封裝代表

Chiplet又稱芯粒或小芯片，是先進(jìn)封裝技術(shù)的代表，將復(fù)雜芯片拆解成一組具有單獨(dú)功能的小芯片單元 die（裸片），通過 die-to-die 將模塊芯片和底層基礎(chǔ)芯片封裝組合在一起。

Chiplet 實(shí)現(xiàn)原理與搭積木相仿，從設(shè)計(jì)時(shí)就按照不同的計(jì)算單元或功能單元對(duì)其進(jìn)行分解，然后每個(gè)單元選擇最適合的工藝制程進(jìn)行制造，再將這些模塊化的裸片互聯(lián)起來，通過先進(jìn)封裝技術(shù)，將不同功能、不同工藝制造的Chiplet封裝成一個(gè)系統(tǒng)芯片，以實(shí)現(xiàn)一種新形式的 IP 復(fù)用。

Chiplet 的概念源于 Marvell 創(chuàng)始人周秀文博士在 ISSCC 2015 上提出的 Mochi（Modular Chip，模塊化芯片）架構(gòu)，伴隨著 AMD 第一個(gè)將小芯片架構(gòu)引入其最初的 Epyc 處理器 Naples，Chiplet 技術(shù)快速發(fā)展。

通過Chiplet技術(shù)，使用10nm工藝制造出來的芯片，完全也可以達(dá)到7nm芯片的集成度，但是研發(fā)投入和一次性生產(chǎn)投入則比7nm芯片的投入要少的多，新的連接形式在其生產(chǎn)過程中帶動(dòng)設(shè)備需求。

三、晶圓級(jí)扇出封裝(FOWLP)

晶圓級(jí)扇出封裝在封裝工藝上需要先將晶圓進(jìn)行切割，挑出KGD(Known Good Die)排列放置于圓型銅質(zhì)載板上，再繼續(xù)后面的封裝步驟。由于有事先切割、挑出KGD及重新配置的步驟，因此晶圓級(jí)扇出封裝具有異構(gòu)集成特性，即不同功能的芯片可以組裝在一個(gè)封裝中。晶圓級(jí)扇入封裝(WLCSP)由于直接在晶圓上完成封裝和測(cè)試，然后才切割成單獨(dú)的集成電路，因而不具備異構(gòu)集成特性。多個(gè)芯片異構(gòu)集成與具有高集成度的單個(gè)芯片相比，具有成本低、良率好、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)；與分立的多個(gè)單一芯片封裝相比，異構(gòu)集成各芯片之間的互連比PCB布線短、RC延遲低、性能好。異構(gòu)集成不局限于硅片，還可以是MEMS，濾波器和無源器件，從而更好地發(fā)揮扇出的電氣連接優(yōu)勢(shì)。

圖2 傳統(tǒng)含有引線框架的封裝

四、2.5D / 3D 封裝

3D與2.5D的區(qū)別在于芯片之間的相對(duì)位置是并排還是堆疊，互連方式是水平還是垂直，這個(gè)關(guān)鍵區(qū)別決定了3D與2.5D集成密度的不同。早期的3D封裝也是通過引線鍵合形成互連并且連接到引線框架，例如常見的疊層Flash/DDR芯片。為了減少信號(hào)損失，提高集成密度，更好地發(fā)揮3D技術(shù)優(yōu)勢(shì)，新型3D封裝搭配TSV技術(shù)，堆疊的多層芯片通過TSV連接起來。

圖4 典型2.5D封裝

圖6 含EMIB的3D封裝

五、先進(jìn)封裝產(chǎn)品清洗劑：

先進(jìn)封裝產(chǎn)品芯片焊后封裝前，基板載板焊盤上的污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

針對(duì)先進(jìn)封裝產(chǎn)品芯片焊后封裝前，基板載板焊盤、電子制程精密焊后清洗的不同要求，合明科技在水基清洗方面有比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于有著低表面張力、低離子殘留、配合不同清洗工藝使用的情況，自主開發(fā)了較為完整的水基系列產(chǎn)品，精細(xì)化對(duì)應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封裝到PCBA組件終端，包括有水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳，兼容的材料更為廣泛；在同等的兼容性下，合明科技的清洗劑清洗的錫膏種類更多（測(cè)試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；測(cè)試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分），清洗速度更快，離子殘留低、干凈度更好。