高密度三維封裝中tsv熱應(yīng)力分析開題報告-wenkub.com
2025-01-18 18:30 本頁面
【正文】 基于應(yīng)變梯度的材料本征效應(yīng)對 TSV 互連結(jié)構(gòu)熱力學(xué)性能有顯著影響，在對互連結(jié)構(gòu)計時必須足夠重視。在不同通孔半徑和通孔結(jié)構(gòu)整體縮小的條件下，銅互連中心和頂部界面處均出現(xiàn)顯著的尺寸效應(yīng)，即在互連尺寸接近亞微米時，熱應(yīng)力隨著半徑減小而急劇增加的現(xiàn)象。結(jié)果顯示兩種 TSV 結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)失效區(qū)域均集中在銅互連頂部界面處，該處熱應(yīng)力超過銅的屈服強(qiáng)度。 仿真試驗的設(shè)計由于 3D 芯片集成具有高傳輸速度和小封裝尺寸的優(yōu)點，作為其關(guān)鍵技術(shù)的硅通孔技術(shù)（Through Silicon Vias，簡稱 TSV），已被廣泛應(yīng)用于微電子系統(tǒng)。高通公司先進(jìn)工程資深總監(jiān) Matt Nowak 在去年年底曾指出，在使用高密度的 TSV 來實現(xiàn)芯片堆疊的量產(chǎn)以前，這項技術(shù)還必須再降低成本才能走入市場。（3）、縮短信號延遲，同時降低功耗：由于采用 TSV 封裝技術(shù)，芯片間的連接長度縮短為芯片的厚度，同引線鍵合和倒裝芯片相比，TSV 可以在垂直方向上獲得多層芯片間最短的互連長度，取代原先用金線等貴金屬組成的互連引線，既降低成本，又提高可靠性。它是繼引線鍵合、載帶鍵合（TAB）和倒裝芯片以后的第四代封裝技術(shù)。在封裝劃片工藝及優(yōu)化方面，用于低K薄晶圓劃片的多束全切割激光技術(shù)可獲得很窄的劃片切形、極小的熱效應(yīng)區(qū)、很高的芯片強(qiáng)度值（典型值800MPa~1 000MPa），同時還能保證很高的生產(chǎn)效率，將使其在劃片工藝中得到廣泛應(yīng)用。TSV發(fā)展迅速，被許多半導(dǎo)體廠商和研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為是最有前途的封裝方法，國際上超過50%的廠商均參與3D TVS互連方面的研究，用于增加封裝密度，以TVS為主要互連方式的3D封裝結(jié)構(gòu)，將在消費類電子、通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。3D集成被認(rèn)為是下一代的封裝方案，現(xiàn)已提出多種方法，關(guān)注規(guī)模生產(chǎn)中的生產(chǎn)率和成本，無凸點WOW（晶圓堆疊晶圓）是繼芯片芯片、芯片晶圓技術(shù)后的第三代技術(shù)，在背面正面堆疊任何數(shù)量的減薄300mm晶圓，自對準(zhǔn)多TSV互連而不用凸點,能實現(xiàn)芯片對芯片的獨立連接，提高了晶圓級堆疊的總良率，可制定通向以生產(chǎn)成本支撐的高密度集成路線圖，其產(chǎn)出是以往的100倍。封測業(yè)進(jìn)入國際主流領(lǐng)域，實現(xiàn)Si P、倒裝芯FC、B G A 、 C S P 、 M C P 等新型封裝形式的規(guī)模生產(chǎn)能力。未來5～10年是國內(nèi)TSV產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為關(guān)鍵的時期，封測業(yè)未來發(fā)展的潛力依然巨大，TSV封測技術(shù)將適應(yīng)設(shè)計業(yè)發(fā)展的需求，日益向短、小、輕、薄、高密度、高效率、高性能、低高度、多形式、系統(tǒng)化、系列化、集成化發(fā)展，融合芯片制造技術(shù)，并提升MCP和Si P成為實用技術(shù)，封裝與組裝進(jìn)一步融合，各種QFN、MCM（多芯片組件）、MCP、BGA、CSP等中高端技術(shù)及產(chǎn)品在國內(nèi)的市場需求明顯增強(qiáng)，還將呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。、Si P技術(shù)Si P技術(shù)日趨產(chǎn)業(yè)化，以芯片為中心、無薄膜集成、有分離元件集成、需母板，繼承了傳統(tǒng)3D封裝形式，并使其多樣化；此外，整合了現(xiàn)有芯核資源和生產(chǎn)工藝優(yōu)勢，降低了成本，縮短上市時間；同時克服了工藝兼容、信號混合、電磁干擾等困難，產(chǎn)品主要集中在高性能、低成本、便于攜帶的通信系統(tǒng)。、3D封裝的主要類別及技術(shù)3D封裝實際上是一種系統(tǒng)級集成結(jié)構(gòu)，其中的TSV技術(shù)是芯片制造與封裝技術(shù)相融合的集成技術(shù)，可提高封裝密度，增強(qiáng)產(chǎn)品性能，提升速度，降低功耗和噪聲，實現(xiàn)電子設(shè)備的小型化和多功能化，設(shè)計自由度提高，研發(fā)時間縮短，可靠性更高。MIS、s QFN和FBP自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)取得成功，基本掌握部分國際封測主流核心技術(shù)，如TSV、射頻Si P、圓片級三維再布線封裝、銅凸點互連、高密度FCBGA封測、50μm以下超薄芯片三維堆疊封裝等先進(jìn)技術(shù)，QFN系列產(chǎn)品方面品種齊全，并具有良好的生產(chǎn)經(jīng)驗。、國內(nèi)封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過企業(yè)積極進(jìn)取和艱苦努力，引進(jìn)、消化吸收國外先進(jìn)封裝技術(shù)以及多年的技術(shù)沉淀與持續(xù)研發(fā)，封裝產(chǎn)業(yè)近年來涌現(xiàn)出很多半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)，通過行業(yè)頂級評選、參與國家科技重大專項實施、封裝測試技術(shù)與市場專題研討會、中國半導(dǎo)體市場年會等活動，可以從中管窺封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。在整體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平上，國內(nèi)封測業(yè)仍以DIP（雙列直插封裝）、SOP（小外形封裝）、QFP（四邊引腳扁平封裝）等傳統(tǒng)的中低端封裝形式為主，近年來企業(yè)銷售量大幅增長，有多家企業(yè)封裝能力達(dá)數(shù)十億塊，但銷售額卻停滯不前，效益大幅下滑，技術(shù)水平參差不齊，趨于同質(zhì)化競爭，主要體現(xiàn)在市場、技術(shù)、成本、資金、人才等方面。美歐日韓等憑借技術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略，主導(dǎo)著產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展方向，CPU、存儲器、微控制器、數(shù)字信號處理器等量大面廣的通用TSV產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口。英特爾成都封測廠擁有國際最先進(jìn)的晶圓預(yù)處理流程技術(shù)，制造周期可縮短30%～50%，英特爾全球50%以上的處理器都出自成都工廠。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要部分，封裝產(chǎn)業(yè)及技術(shù)在近年來穩(wěn)定而高速地發(fā)展，特別是隨著國內(nèi)本土封裝企業(yè)的快速成長和國外半導(dǎo)體公司向國內(nèi)轉(zhuǎn)移封裝測試業(yè)務(wù)，其重要性有增
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