三維封裝中的電鍍和清洗技術(shù)
[導(dǎo)讀]上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司 Tony(巴中)副總經(jīng)理 喻涵各位尊敬的領(lǐng)導(dǎo)及行業(yè)內(nèi)的專家、前輩們，大家好！我是來自上海新陽(yáng)的喻涵。雖然說這幾年新陽(yáng)一直在做傳統(tǒng)的框架封裝，但四年前開始公司開始著手進(jìn)行先進(jìn)封裝
上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司 Tony(巴中)副總經(jīng)理 喻涵
各位尊敬的領(lǐng)導(dǎo)及行業(yè)內(nèi)的專家、前輩們，大家好！我是來自上海新陽(yáng)的喻涵。雖然說這幾年新陽(yáng)一直在做傳統(tǒng)的框架封裝，但四年前開始公司開始著手進(jìn)行先進(jìn)封裝的研究。包括芯片級(jí)封裝和TSB3D封裝的研究。今天我給大家分享一些我們的一些成果。新陽(yáng)一直致力于本土的半導(dǎo)體應(yīng)用材料的本土化、材料的自主創(chuàng)新的國(guó)產(chǎn)化。我們公司的兩位老板是海歸，帶著技術(shù)和報(bào)效祖國(guó)的遠(yuǎn)景在上海松江創(chuàng)業(yè)?，F(xiàn)在公司大約200人，主要是研發(fā)人員、市場(chǎng)和技術(shù)服務(wù)人員。我們公司最強(qiáng)的兩塊，就是RD和市場(chǎng)。大部分都是海歸的博士、各個(gè)領(lǐng)域的專家。
這是我們傳統(tǒng)封裝上的一個(gè)產(chǎn)品展示個(gè)產(chǎn)化（圖示）。我們的鍍錫、鍍銅產(chǎn)品在市場(chǎng)的分布是很廣的，占35%的市場(chǎng)份額。傳統(tǒng)封裝上，表面處理產(chǎn)品技術(shù)性我們還是很強(qiáng)的。公司近幾年取得了一些成果。在3D封裝、通路封裝、TSB方面，我們的效率處于世界領(lǐng)先級(jí)的水平，不輸給其他先進(jìn)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。我們正在研發(fā)的還有后端的黏膜業(yè)。除了自身的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我們和上海的交大、復(fù)旦大學(xué)、新加坡電子研究所有長(zhǎng)期的合作關(guān)系，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。
我跟大家報(bào)告一下先進(jìn)封裝上市場(chǎng)的情況以及技術(shù)現(xiàn)在到達(dá)的程度。
什么是芯片級(jí)封裝？跟傳統(tǒng)封裝最大的區(qū)別，在于從芯片廠家做完芯片，到封裝之間，傳統(tǒng)的是先切開，再進(jìn)行涂片封裝。而我們是做好芯片，直接在芯片做封裝，做完封裝之后再切割。這樣所有的設(shè)備、條件都要進(jìn)行改變。我以一個(gè)圖表解釋，上面的是封裝級(jí)的狀況，已經(jīng)有芯片，在芯片基礎(chǔ)上做封裝。如果是芯片級(jí)封裝，MCU密度要求小的話，我通過互連連到UBM，在上面進(jìn)行電鍍純錫，隨著IC、IO要求越來越大，隨著芯片的縮小、功能要求越來越強(qiáng)，對(duì)凸點(diǎn)的要求越來越小，這時(shí)候我們就要通過銅鑄技術(shù)解決，在上面再鍍一層錫帽。
談到TSB，這里面是進(jìn)行三個(gè)芯片之間的互連的，通過TSB鍍銅技術(shù)把三個(gè)芯片進(jìn)行互連。市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，就是要做得更小。現(xiàn)在市場(chǎng)的終端產(chǎn)品，我們叫個(gè)人電器或者便攜式電器，手機(jī)、個(gè)人電腦、儲(chǔ)存卡，都是越來越小，容量越來越大。怎么才能做到這個(gè)東西？現(xiàn)在我們通過一個(gè)更先進(jìn)的封裝形式，芯片我們做到45、22，現(xiàn)在產(chǎn)品性能主要是封裝上的限制，限制了我們器件的性能?，F(xiàn)在的芯片技術(shù)可以做到8G內(nèi)存，但你用什么樣的封裝形式，能又小又跟現(xiàn)在的新技術(shù)匹配？這是新型封裝的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在用芯片封裝主要在三個(gè)大領(lǐng)域，一個(gè)是MAGI（音），近幾年發(fā)展比較快的是CMOS，近幾年已經(jīng)大量生產(chǎn)，手機(jī)后面的CMOS包括電腦后面的小攝象頭都有用到，而且功能強(qiáng)大。另外一塊就是IC上，模擬電路和射頻上的應(yīng)用。
2008年、2009年半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)負(fù)增長(zhǎng)。但芯片級(jí)封裝卻逆勢(shì)而上。雖然增長(zhǎng)不多，但仍然在增長(zhǎng)。而且根據(jù)現(xiàn)在的預(yù)測(cè)，未來三年至少有20%的增長(zhǎng)。這是一個(gè)相當(dāng)可觀的變化。
現(xiàn)在談?wù)?D封裝。芯片級(jí)封裝是一個(gè)2G或者只有一個(gè)芯片，下一步想做得更小、更強(qiáng)，怎么辦？只有用3D，把芯片疊起來。左邊的是用傳統(tǒng)的方式把芯片連在一塊，問題比較大，會(huì)限制芯片的尺寸、影響你的速度。而通過TSB3D的方式，可以以最短的距離、最高效的方式把芯片之間聯(lián)系起來。3D封裝加上芯片級(jí)封裝，可以增強(qiáng)信號(hào)，對(duì)成本的節(jié)省可以達(dá)到45%。通過3D封裝的形勢(shì)，一共可以疊8到10片芯片。隨著芯片越做越小，到22納米的時(shí)候，藍(lán)色的部分（圖示）是現(xiàn)在縮微的技術(shù)帶來的壞處，粉色的是用3D封裝技術(shù)帶來的好處。到22納米的時(shí)候，這個(gè)問題會(huì)變成一個(gè)直線?，F(xiàn)在我們大家能想到的就是用3D的封裝形式。
預(yù)計(jì)2013年3D封裝會(huì)以三種形式存在。一種是圖象傳感器的應(yīng)用。下一步就是有中間層的，未來這一塊會(huì)用硅片取代有機(jī)級(jí)板，并在硅片上進(jìn)行TSC斷口互連，減小尺寸。最終的效果就是把芯片疊加在一起，把不同方式的芯片連接在一起。這幅圖（圖示）明確指出，我們的客戶是現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用CMOS，市場(chǎng)上估計(jì)有30%的CMOS用3D封裝的形式制作，未來會(huì)達(dá)到80%。今年年底或者明年年初，我們?cè)谑袌?chǎng)上應(yīng)該會(huì)看到三星和海力士（音）會(huì)應(yīng)用3D封裝形式生產(chǎn)他們的儲(chǔ)存器。再下一步，我們會(huì)看到IBM、英特爾會(huì)把芯片進(jìn)行集成，甚至把顯卡、儲(chǔ)存器封裝在一起。
這是諾基亞2008年公布的一個(gè)資料，通過TSB的技術(shù)做的儲(chǔ)存器，會(huì)很快的集成到他的手機(jī)里。手機(jī)市場(chǎng)又恰恰是我們芯片級(jí)封裝和3D封裝中應(yīng)用最廣的，大約有70%的產(chǎn)品。
左邊是電鍍時(shí)電鍍線的自然分布。這是最后的一個(gè)結(jié)果，不同的時(shí)間電鍍的形狀。這是X光加一個(gè)切面，只有4個(gè)切面。這個(gè)是用GE的一個(gè)CT設(shè)備做的一個(gè)三維圖象，我可以從一個(gè)角度的切面，通過這個(gè)切面可以檢查每一個(gè)截面是否有缺陷。這個(gè)行業(yè)的檢測(cè)手段非常重要。這是FIB的一個(gè)切面。我們添加劑、我們的產(chǎn)品、我們的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，第一就是我們的速度快，第二就是我們的填孔效益好，第三就是我們的結(jié)晶好。這樣的好處就是在后續(xù)的加溫、做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候不會(huì)有新的缺陷。現(xiàn)在工藝上，還有兩種不同的電鍍液的選擇，一個(gè)是磺酸，硫酸銅的電鍍液成本比較低。我們新陽(yáng)在中國(guó)來說，是唯一一家甲級(jí)封裝企業(yè)，在世界來說也是屈指可數(shù)的。我們的添加劑，是國(guó)內(nèi)唯一一家能提供這個(gè)添加劑的廠商。在速度上、產(chǎn)品的質(zhì)量上，特別是我們的監(jiān)控能力上，我們都比世界其他廠商有領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。
TSB是我們一個(gè)技術(shù)上的主要課題。攻關(guān)了之后，還有封裝凸點(diǎn)的問題。我們可以做UBM的鍍銅。這是鍍完之后的照片。圓圓的這個(gè)是UBM，右邊的球狀的是我們做了UBM之后的樣子。鍍完孔之后我們?cè)馘冨a帽，鍍錫是我們比較強(qiáng)的。我舉一個(gè)例子，現(xiàn)在市場(chǎng)上廠商已經(jīng)生產(chǎn)的一個(gè)芯片級(jí)封裝產(chǎn)品，它其中應(yīng)用的錫球，都是我們可以做的。目前我們四種產(chǎn)品可以提供這種工藝。
為了配合我們自己的工藝開發(fā)，也為了給客戶提供一個(gè)整套方案，我們公司有一個(gè)剝離技術(shù)。我們對(duì)金屬的保護(hù)，是有我們自己特色的技術(shù)，可以做得更好。而且整個(gè)剝離的成本、產(chǎn)能能力比其他的廠商更好一些。價(jià)格上面我們也有優(yōu)勢(shì)，比市場(chǎng)上要低20%到30%，但剝離效果是一樣的。而且我們的工作溫度也比較低。
新陽(yáng)作為一個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的底端材料供應(yīng)商，這么多年我們一直尋求為半導(dǎo)體行業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。江秘書長(zhǎng)也說過，我們中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，特別是材料供應(yīng)商在自然發(fā)展過程中，遇到了很大的阻力。但我們?nèi)匀粫?huì)為這個(gè)產(chǎn)業(yè)，為中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)出自己的力量。如果大家覺得有共同合作的地方，歡迎到我們新陽(yáng)來，我們一起探討共同發(fā)展、合作的模式。謝謝大家！[!--empirenews.page--]
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