《半导体国际》封装与材料技术研讨会2007年11月29日在上海圆满召开,来自库力索法、星科金朋、中芯国际、长电科技和Spansion公司的资深专家、经理人从封装技术发展趋势、新型封装技术的研发到封装工艺中具体案例分析和封装材料对工艺可靠性影响等方面的作了精彩演讲,得到与会封装工程师的高度肯定和与演讲嘉宾的积极互动。
随着消费电子持续快速地引入市场,替代周期的加快,各种音视频、图像处理、数据存储和移动应用等驱动半导体技术发展。STATSChipPAC上海有限公司董事总经理李奕聪表示,消费化使得封装在互连技术、工艺、材料和可靠性上面临更多挑战,例如多层引线键合、再分层结构、集成被动元器件、低k电介质材料、更薄的封装基板、下填充料、热沉、热循环等问题,需要在工艺上进行更好的优化,以满足封装后性能要求;同时,他指出,系统级封装SiP越来越受青睐,各种形式SiP被采用,如芯片堆叠、封装堆叠、芯片与封装堆叠和封装堆叠等,弥补了系统芯片设计SoC的空白和局限性。

长电科技基板封装事业部常务副总经理谢洁人表示,中国半导体产品市场供应与需求的缺口进一步扩大,半导体封测业的比重增大;系统
级整合应用更广,功能上要求单个封装体能独立完成某个功能,技术上需要整合SMT、FC和传统的封装技术;绿色封装为产业带来了影响,包括:封装材料的发展、焊接温度的提高和封装的分层问题等,通过框架设计选材、Epoxy材料、粘片和键合等工艺的优化,来解决分层的问题。
硅贯穿通孔技术(TSV)通过在硅片间刻蚀垂直通孔,然后根据应用进行钨或铜的填充,实现芯片间的3D互连,使得芯片在三维堆叠上集成度更高、尺寸更小,具有更低的功耗以及更快速度,这种技术正受到越来越广泛的关注。中芯国际作为领先的晶圆代工厂,也积极投入TSV技术的开发和应用。中芯国际专项技术研发中心处长黄河介绍了SMIC在TSV的制作工艺上的研发情况、Via first先通孔方法和Via last后通孔方法;他表示,TSV技术的关键工艺是硅反应离子刻蚀(TSV RIE)、填充通孔微连线、晶圆键合等;刻蚀通孔愈深,耗时愈长,生产效率是重要指标。
结合实际封装工艺中的失效案例,来自Spansion半导体的技术顾问林天辉博士介绍了材料科学在半导体封装失效分析中的应用。比如,在封装引脚中,由于引脚轮廓的不均匀一致,导致其变形扭曲,进而引起失效问题;铜晶粒生长导致焊球变色;在电镀过程中,会形成如蠕状、节状或粒状的电镀结构,分析得出,蠕状结构可获得更好电镀质量,消除了因踵部破裂引起的可焊性问题。通过案例分析,林天辉指出,正确理解材料在给定条件下的习性、特征;通过分析材料特性,解决封装中的失效问题;选择采用合适的材料,通过适当的工艺改变材料的特性以满足需求。
库力索法(Kulicke & Soffa)公司工程部主任孙法武介绍了引线键合技术的发展趋势、工艺应用和挑战,堆叠芯片中,低弧线高度和更长弧线的控制技术,如ULL和K弧线;铜引线技术的优势、技术重点和难点,以及K&S在铜线键合技术上的开发成果。他指出,SiP、PoP等复杂应用的应运而生、用户降低成本的要求为封装带来了挑战,对于引线键合来说,有三个趋势:铜引线技术被更多采用;更多用户采用封装基板和Leadframe作为载体;更大的矩阵引线框架。库力索法Bonding Wire产品经理张兮则从键合引线的研发及应用,介绍了键合工艺金属间化合的稳定性和对封装可靠性的影响。通过比较数据和图表,张兮介绍了K&S公司FP2(2N)、Radix(3N)金线以及CIC和Sigma毛细管设计法,他指出,2N和3N的金线能够降低金属间化合(IMC)生长的速度,帮助延长对IMC破裂和空洞的失效控制;细间距/低k应用使得引线直径变小遭遇可靠性挑战;铜引线键合中IMC生长速率更低,显示了拥有良好的可靠性潜力;优化毛细管设计增强引线键合的可靠性,减少应力集中的问题;通过工艺优化的方法,可以获得更加一致的IMC。
目前,把更高封装形式引入量产,并在生产工艺过程中提升成品率成为众多封装公司和设备材料供应商需要解决的问题。《半导体国际》及其封装研讨会,将与大家一起去面对就低成本、高密度、细节距和高集成封装形式的研发、新材料及新技术给封装可靠性带来的更高挑战。
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