一、互连技术分类

半导体封装互连技术根据连接方式和应用场景可分为以下几类：

1. 引线键合（Wire Bonding）

• 原理：通过金属线（金、铜或铝）连接芯片焊盘与基板引脚，是最早的互连技术。

• 应用场景：低密度封装，如消费电子和移动设备的DRAM/NAND芯片。

  

2. 倒装芯片（Flip Chip）

• 原理：芯片正面朝下，通过金属凸点（Bump）直接焊接至基板，缩短电气路径，提升高频性能。

• 应用场景：CPU、GPU、高速DRAM等高性能芯片。

  

3. 硅通孔（TSV）键合

• 原理：在硅芯片或中介层上钻孔并填充导电材料（如铜），实现垂直堆叠互连，支持3D封装。

• 应用场景：高带宽存储器（HBM）、3D IC集成。

  

4. 混合键合（Hybrid Bonding）

• 原理：结合铜-铜直接键合和氧化物介质键合，实现无焊料、超细间距（<1μm）连接，支持小芯片（Chiplet）异构集成。

• 应用场景：CMOS图像传感器、HBM高密度堆叠。

  

5. 晶圆级封装（WLP）与扇出型封装（FOWLP）

• WLP：在晶圆阶段完成封装，支持芯片尺寸封装（Fan-In）和扩展型封装（Fan-Out）。

• FOWLP：通过环氧模塑料（EMC）扩展布线区域，实现多芯片集成，如苹果A系列处理器。

  

二、关键工艺点

1. 引线键合

• 工艺类型：热压焊（金线）、超声焊（铝线）、热超声焊（金线）。

• 挑战：高频性能受限、信号延迟。

2. 倒装芯片

• 关键步骤：晶圆凸块制备→切割与倒装→回流焊接→底部填充（Underfill）。

• 凸点类型：焊料（Sn-Ag-Cu）或铜柱（Cu Pillar），后者支持更高密度。

3. TSV工艺

• 流程：深孔刻蚀→绝缘层沉积→阻挡层/种子层→电镀填充铜。

• 创新工艺：如SK海力士的MR-MUF（大规模回流模塑底部填充），支持12层堆叠。

4. 混合键合

• 关键技术：铜表面纳米级平整度控制、无空洞键合，需结合光刻对准技术。

• 应用案例：SK海力士HBM3堆叠八层DRAM芯片。

5. 晶圆级封装

• 核心工艺：重布线层（RDL）和铜柱凸点，布线密度可达2μm线宽/间距。

三、原材料

1. 金属材料

• 引线键合：金线（高导电性）、铜线（低成本但易氧化）、铝线（低端封装）。

• 凸点与TSV：铜（主流填充材料）、焊料合金（Sn-Ag-Cu）。

• 混合键合：铜（直接键合）、二氧化硅（介质层）。

2. 基板与中介层材料

• 有机基板：低成本，用于消费电子；硅中介层：高布线密度（0.8μm线宽），但成本高。

• 覆铜陶瓷基板：用于第三代半导体（如SiC）封装，具有高热导率，市场需求激增。

3. 保护与填充材料

• 底部填充胶：环氧树脂，缓解热应力。

• 模塑料：环氧模塑料（EMC），用于扇出型封装。

四、核心设备

1. 电镀设备

• 应用：晶圆凸块制备、TSV填充。

• 代表产品：盛美半导体Ultra ECP GIII电镀设备，支持化合物半导体（SiC/GaN）晶圆级封装，均匀性达3%以内。

2. 键合与焊接设备

• 真空共晶回流焊炉：中科光智的VSR系列，结合微波等离子去氧化技术，实现高可靠性钎焊。

• 银烧结贴片机：用于碳化硅芯片封装，解决烧结过程中的碎裂问题。

3. 刻蚀与清洗设备

• TSV深孔刻蚀机：干法刻蚀技术，用于硅通孔形成。

• 微波等离子清洗机：中科光智MWD系列，提升封装界面洁净度。

4. 封装测试设备

• 覆铜陶瓷基板生产线：江丰电子子公司江丰同芯的国产化设备，满足第三代半导体需求。

五、发展趋势

1. 高密度与高频性能：混合键合、铜柱凸点技术将推动互连间距缩小至微米级。

2. 异质集成：Chiplet技术通过拆分功能模块降低成本，如5nm逻辑芯粒+28nm I/O芯粒组合。

3. 自动化与智能化：AI优化工艺参数，如Wire Bonder设备智能化升级。

4. 绿色封装：铜线替代金线、环保型清洗剂（如水基清洗剂）的应用。

通过以上技术、材料和设备的协同发展，半导体封装互连技术将持续推动高性能计算、AI芯片和5G通信领域的创新。

大家一块看看下边产品用了几种键合技术，分别是什么？