三維封裝技術(shù)介紹

三維封裝技術(shù)是指在二維封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向垂直方向發(fā)展的微電子組裝技術(shù)。三維封裝的形式主要分為填埋型三維封裝、有源基板型三維對裝和疊層型三維封裝。

填埋型三維封裝是將元器件填埋在基板多層布線內(nèi)，或者填埋、制作在基板內(nèi)部，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、功能模塊化的一種新型封裝方式。有源基板型三維封裝采用硅圓片集成技術(shù)，在制作基板時(shí)，先采用一般半導(dǎo)體集成電路制作方法進(jìn)行一次元器件集成化，形成有源基板；然后再實(shí)施多層布線，并將表面組裝元件與表面組裝器件貼在最上層，從而實(shí)現(xiàn)有源基板型三維封裝。

疊層型三維封裝是將兩個(gè)或多個(gè)裸芯片或已經(jīng)封裝的芯片在垂直方向上、下多層互連，然后再進(jìn)行封裝形成三維結(jié)構(gòu)。三維封裝（引線鍵合與倒裝芯片）如下圖所示。

與傳統(tǒng)的二維封裝技術(shù)相比，三維封裝技術(shù)具有提高封裝密度、減小封裝尺寸、提高信號(hào)傳輸速度、降低功耗和噪聲、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多功能化等特點(diǎn)。

三維互連的方法主要包括引線鍵合、倒裝芯片、硅通孔（TSV）、薄膜導(dǎo)線等。其中，ISV 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間垂直方向上的互連，不需要引線鍵合，可以有效縮短互連線長度，減小信號(hào)傳輸延遲和損失，提高信號(hào)傳輸速度

在三維封裝中，由于封裝密度增加、體積減小，造成熱流密度大幅度提高．因此如何解決散熱問題成為重中之重。一般可以通過使用低熱阻基板和高熱傳性能封裝材料、使用冷卻方法為三維器件降溫，在疊層元件之間使用導(dǎo)熱通孔將內(nèi)部的熱量散至表面的方法來解決散熱問題。

另外，在基板內(nèi)埋人熱膨賬系數(shù)不同的芯片會(huì)產(chǎn)生更為復(fù)雜的應(yīng)力，需要采取特殊的應(yīng)變緩和措施，因此應(yīng)該對設(shè)計(jì)、封裝工藝、元件、基板的結(jié)構(gòu)變化、封裝設(shè)備、測量及檢查、返修及元件的三維布置等進(jìn)行綜合研究開發(fā)。

2014 年，三維封裝技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于內(nèi)存芯片封裝（包括大容量內(nèi)存芯片堆疊）和高性能芯片的消費(fèi)電子產(chǎn)品中。到了2015年，三維封裝技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于一些高端的 CPU、GPU 及網(wǎng)絡(luò)芯片中?，F(xiàn)在，三維扇出 （蘋果處理器）和采用硅通孔的三維集成（包括因像傳感器、指紋傳感器）器件均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

隨著三維封裝技術(shù)的不斷提高，輕薄化、高密度是未來的重要發(fā)展方向。未來，這一先進(jìn)的封裝技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)城，包括尖端科技產(chǎn)品和眾多消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。

審核編輯：劉清