2.5D封裝定義與特點(diǎn)

2.5D封裝技術(shù)作為一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它的定義和特點(diǎn)對于理解其在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用和優(yōu)勢至關(guān)重要。

定義

2.5D封裝技術(shù)的定義可以從幾個(gè)不同的角度來解釋。首先，它是一種介于傳統(tǒng)2D封裝和3D封裝之間的過渡技術(shù)1。這種技術(shù)通過使用硅中介層（Silicon Interposer）和硅通孔（Through-Silicon Via, TSV）實(shí)現(xiàn)芯片之間的垂直電氣連接，從而提高系統(tǒng)的整體性能。2.5D封裝還可以被視為一種異構(gòu)芯片封裝，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)芯片的高密度線路連接，集成為一個(gè)封裝3。

特點(diǎn)

2.5D封裝技術(shù)的主要特點(diǎn)包括：

高性能

硅中介層提供了高密度的互連，使得芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸速度大大提高。這一點(diǎn)在搜索結(jié)果中得到了明確的闡述，指出2.5D封裝技術(shù)的關(guān)鍵在于硅中介層的設(shè)計(jì)和制造，以及硅通孔（TSV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的垂直互連1。

靈活性

2.5D封裝可以集成不同工藝、不同功能的芯片，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)集成。這種靈活性使得2.5D封裝在實(shí)際應(yīng)用中具有更大的適應(yīng)性和可能性1。

可擴(kuò)展性

通過增加硅中介層的面積和TSV的數(shù)量，可以方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的功能和性能。這意味著2.5D封裝技術(shù)能夠適應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展的需求，容易進(jìn)行升級和擴(kuò)展1。

制造成本相對較低

盡管2.5D封裝技術(shù)存在一些挑戰(zhàn)，如制造成本高，但相比于3D封裝技術(shù)，2.5D封裝的制造工藝相對較為成熟，成本相對較低。這使得2.5D封裝成為了許多電子系統(tǒng)制造商的首選封裝技術(shù)12。

熱管理問題

由于多個(gè)芯片緊密集成，熱密度較高，需要有效的熱管理方案。這是2.5D封裝技術(shù)面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，需要在設(shè)計(jì)和制造過程中考慮到熱管理和散熱問題

3D封裝定義與特點(diǎn)

3D封裝技術(shù)是一種先進(jìn)的集成電路封裝技術(shù)，它通過在垂直方向上堆疊多個(gè)芯片，實(shí)現(xiàn)了更高的封裝密度和性能。以下是根據(jù)搜索結(jié)果整理的3D封裝的定義和主要特點(diǎn)：

定義

3D封裝，又稱為3D晶圓級封裝（WLP），是一種封裝技術(shù)，它允許在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個(gè)封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個(gè)以上芯片。這種技術(shù)起源于快閃存儲器（NOR/NAND）及SDRAM的疊層封裝12。

主要特點(diǎn)

多功能性與高效能

3D封裝的主要特點(diǎn)是多功能、高效能。它可以使得單位體積上的功能及應(yīng)用成倍提升12。

大容量高密度

3D封裝能夠?qū)崿F(xiàn)大容量高密度，這是因?yàn)樵诖怪狈较蛏显黾恿诵酒亩询B，從而顯著提高了封裝密度12。

低成本

除了提供高性能之外，3D封裝還具有較低的成本，這使得它在商業(yè)上更具吸引力12。

封裝趨勢與分類

封裝趨勢是疊層封（PoP），低產(chǎn)率芯片似乎傾向于PoP。另一方面，多芯片封裝（MCP）方法被用于高密度和高性能的芯片。此外，系統(tǒng)級封裝（SiP）技術(shù)也是主要趨勢之一，其中邏輯器件和存儲器件都在各自的工藝下制造，然后在一個(gè)SiP封裝內(nèi)結(jié)合在一起12。

高速度、高性能、高可靠性

多芯封裝（MCP）技術(shù)追求高速度、高性能、高可靠性和多功能，而不只是像一般混合IC技術(shù)那樣以縮小體積重量為主12。

散熱問題與可靠性限制

雖然3D封裝帶來了許多優(yōu)勢，但它也帶來了散熱問題，并且在長期可靠性方面有所限制。這是因?yàn)楦咝苓\(yùn)算、人工智能等應(yīng)用興起以及TSV技術(shù)的逐漸成熟,越來越多的CPU、GPU和記憶體開始采用3D封裝。3D領(lǐng)域主要有臺積電的SoIC、英特爾的Foveros、三星的X-Cube3。

結(jié)構(gòu)復(fù)雜性與散熱設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

3D封裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，散熱設(shè)計(jì)及可靠性控制都比2D芯片封裝更具挑戰(zhàn)性。研究3D封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與散熱設(shè)計(jì)具有非常迫切的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值4。

高度集成與信號傳輸速度提升

3D封裝體內(nèi)部單位面積互連點(diǎn)數(shù)大大增加，集成度更高，外部連接點(diǎn)數(shù)也更少，從而提升了IC芯片工作穩(wěn)定性。此外，3D封裝能夠顯著縮短芯片間導(dǎo)線長度，從而提升信號傳輸速度，降低了信號時(shí)延與線路干擾，深入提升了電氣性能.

2.5D封裝與3D封裝的異同

2.5D封裝通常被視為是結(jié)合了2D和3D特點(diǎn)的中間技術(shù)，因?yàn)樗褂昧酥薪閷雍鸵恍?D封裝的特性，但它避免了3D封裝中直接在芯片上制作TSV的復(fù)雜性和成本。

2.5D封裝與3D封裝的異同

2.5D封裝和3D封裝都是新興的半導(dǎo)體封裝技術(shù)，它們都可以實(shí)現(xiàn)芯片間的高速、高密度互連，從而提高系統(tǒng)的性能和集成度。以下是它們的一些主要異同點(diǎn)：

1. 互連方式的不同

2.5D封裝是通過TSV（Through Silicon Vias）轉(zhuǎn)換板連接芯片，而3D封裝則是將多個(gè)芯片垂直堆疊在一起，并通過直接鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)芯片間的互連。在2.5D結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)或多個(gè)有源半導(dǎo)體芯片并排放置在硅中介層上，以實(shí)現(xiàn)極高的芯片到芯片互連密度。而在3D結(jié)構(gòu)中，有源芯片通過芯片堆疊集成，以實(shí)現(xiàn)最短的互連和最小的封裝尺寸13。

2. 制造工藝的不同

2.5D封裝需要制造硅基中介層，并且需要進(jìn)行微影技術(shù)等復(fù)雜的工藝步驟；而3DIC封裝則需要進(jìn)行直接鍵合技術(shù)等高難度的制造工藝步驟13。

3. 應(yīng)用場景的不同

2.5D封裝通常應(yīng)用于高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信、人工智能、移動設(shè)備等領(lǐng)域，具有較高的性能和靈活的設(shè)計(jì)；而3DIC封裝通常應(yīng)用于存儲器、傳感器、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，具有較高的集成度和較小的封裝體積14。

4. 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢

2.5D封裝的概念與2.5D封裝類似，但與傳統(tǒng)2.5D封裝的區(qū)別在于沒有TSV。因此，EMIB技術(shù)具有封裝良率正常、無需額外工藝、設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。臺積電的CoWoS技術(shù)也是一種2.5D封裝技術(shù)，根據(jù)中介層的不同，可分為三類：CoWoS_S（使用Si襯底作為中介層）、CoWoS_R（使用RDL作為中介層）、CoWoS_L（使用小芯片(Chiplet)和RDL作為中介層）。三星的I-Cube也是2.5D封裝技術(shù)的一種解決方案34。

另一方面，3D封裝技術(shù)如臺積電的SoIC技術(shù)，屬于3D封裝，是wafer-on-wafer鍵合技術(shù)。SoIC技術(shù)采用TSV技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)非凸點(diǎn)鍵合結(jié)構(gòu)，將許多不同性質(zhì)的相鄰芯片集成在一起。SoIC技術(shù)將同類和異構(gòu)小芯片集成到單個(gè)類似SoC的芯片中，該芯片具有更小的尺寸和更薄的外形，可以單片集成到高級WLSI（又名CoWoS和InFO）中。新集成的芯片從外觀上看是一顆通用SoC芯片，但內(nèi)嵌了所需的異構(gòu)集成功能。

先進(jìn)封裝芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

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。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。