先進(jìn)封裝技術(shù)及其對(duì)電子產(chǎn)品革新的影響

芯片封裝早已不再僅限于傳統(tǒng)意義上為獨(dú)立芯片提供保護(hù)和I/O擴(kuò)展接口，如今有越來越多的封裝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種不同芯片之間的互聯(lián)。先進(jìn)封裝工藝能提高器件密度并由此減小空間占用，這一點(diǎn)對(duì)于手機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車等電子設(shè)備的功能疊加來說至關(guān)重要。芯片封裝行業(yè)的發(fā)展使國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)電子元件封裝和生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會(huì)(IEEE-CPMT)意識(shí)到必須要拓展自身的技術(shù)范疇，并于2017年正式更名為國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)電子封裝學(xué)會(huì)(IEEE- EPS)。

有一種先進(jìn)封裝技術(shù)被稱為“晶圓級(jí)封裝”(WLP)，即直接在晶圓上完成集成電路的封裝程序。通過該工藝進(jìn)行封裝，可以制成與原裸片大小近乎相同的晶圓。早在2000年代末，英飛凌開發(fā)的嵌入式晶圓級(jí)球柵陣列(eWLB)就是一種晶圓級(jí)封裝技術(shù)。目前有許多封測(cè)代工廠(OSAT)都在使用eWLB的變種工藝。具體來說，eWLB封裝是指將檢驗(yàn)合格的晶片正面朝下，放置在載體晶圓上并將兩者作為整體嵌入環(huán)氧樹脂模具。在模鑄重構(gòu)晶片結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行“扇出型”封裝，在暴露的晶圓表面進(jìn)行重布線層工藝(RDLs)并植球，之后再將其切割成小塊即可獲得可供使用的芯片（圖1）。

圖1 eWLB封裝流程

圖2展示的是其他結(jié)合晶圓級(jí)封裝的綜合性先進(jìn)封裝技術(shù)。

硅通孔技術(shù)(TSV)是指完全穿透硅基底的垂直互連。圖2展示的是基于硅中介層的硅通孔技術(shù)，即通過硅中介層實(shí)現(xiàn)高密度晶片與封裝層之間的電氣連接。該技術(shù)起初作為打線接合的替代方法而備受推廣，能夠在減小互聯(lián)長度來優(yōu)化電阻的同時(shí)，通過多個(gè)晶片堆疊實(shí)現(xiàn)3D集成。

圖2 器件封裝示意圖

作為導(dǎo)電互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用，重布線層的作用是重新分布連接至晶片焊盤I/O點(diǎn)位的電子線路，并且可以放置在單個(gè)晶片的一側(cè)或兩側(cè)。隨著對(duì)帶寬和I/O點(diǎn)位需求的提升，重布線層的線寬和間距也需要不斷縮小。為了滿足這些要求，目前工藝上已采用類似后段制程的銅鑲嵌技術(shù)來減小線寬，并通過銅柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接凸點(diǎn)的方法來減小晶片間連接的間距。

先進(jìn)封裝技術(shù)還在持續(xù)發(fā)展，以滿足不斷提升的器件密度和I/O連接性能要求。近幾年出現(xiàn)的銅混合鍵合技術(shù)就是很好的例子，它的作用是直接將一個(gè)表面的銅凸點(diǎn)和電介質(zhì)連接至另一個(gè)主動(dòng)表面的相應(yīng)區(qū)域，由此規(guī)避對(duì)凸點(diǎn)間距的限制。我們非常期待這些封裝技術(shù)上的創(chuàng)新能夠引領(lǐng)新一代電子產(chǎn)品的穩(wěn)步發(fā)展。