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又是华为!公布“半导体封装”专利
传感器技术 | 2023-11-07 08:43:45    阅读:404   发布文章

天眼查显示,华为技术有限公司“半导体封装”专利公布,申请公布日为10月31日,申请公布号为CN116982152A。

专利摘要显示,本公开涉及一种半导体封装,该半导体封装包括:第一衬底、半导体芯片、引线框和密封剂。

图片来源:天眼查

专利摘要显示,本公开涉及一种半导体封装,该半导体封装包括:第一衬底、半导体芯片、引线框和密封剂。该密封剂的下主面包括在第一平面中延伸的第一部分、在第二平面中延伸的第二部分、在该第一平面与该第二平面之间的第一过渡区中延伸的第三部分,以及在该第二平面与至少一个引线之间的第二过渡区中延伸的第四部分。该密封剂的该第一部分和该第一衬底的下主面在相同的第一平面中延伸,该第一平面形成该封装的下散热表面。该密封剂的该第二部分、该第三部分和该第四部分的尺寸被设置为在该密封剂的该第一部分与该至少一个引线之间保持第一预定义最小距离。

概念解析:

先进封装是指前沿的倒装芯片封装(FC,Flip chip)、晶圆级封装(WLP,Wafer level packaging)、系统级封装(SiP, System In a Package)和2.5D、3D封装等,作为提高连接密度、提高系统集成度与小型化的重要方法。

封装是指将生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封,使电路与外部器件实现连接,并为半导体产品提供机械保护,使其免受物理、化学等环境因素损失的工艺。先进封装采用了先进的设计思路和先进的集成工艺,对芯片进行封装级重构,并且能有效提高系统功能密度的封装技术。

先进封装的四要素是指:RDL,TSV,Bump, Wafer,任何一款封装,如果具备了四要素中的任意一个,都可以称之为先进封装。在先进封装的四要素中,RDL起着XY平面电气延伸的作用,TSV起着Z轴电气延伸的作用,Bump起着界面互联和应力缓冲的作用,Wafer则作为集成电路的载体以及RDL和介质和载体

半导体封装技术由传统到先进共经历了四个发展历程通孔插装时代表面贴装时代面积阵列封装时代和先进封装时代先进封装技术是延续摩尔定律的最佳选择在不提高半导体芯片制程的情况下能够进一步提高集成度显现终端产品轻薄短小等效果

先进封装发展增大封装设备需求先进封装中芯片层数增加芯片厚度需要更加轻薄以减小体积因此减薄设备需求增加ChipLET中芯片变小且数量变多划片时需要将晶圆切割为更多小芯片先进封装中划片机需求的数量和精度都会提升芯片变小且数量提高之后对固晶机的需求量和精度要求都会提升

1.Bump 凸块工艺与设备

凸块是定向指生长于芯片表面与芯片焊盘直接或间接相连的具有金属导电特性的突起物凸块是芯片倒装必备工艺是先进封装的核心技术之一

1凸块可分为金凸块铜镍金凸块铜柱凸块焊球凸块

金凸块主要应用于显示驱动芯片传感器电子标签等产品封装铜镍金凸块主要应用于电源管理等大电流需低阻抗的芯片封装铜柱凸块主要应用于通用处理器图像处理器存储器芯片ASICFPGA电源管理芯片射频前端芯片基带芯片功率放大器汽车电子等产品或领域锡凸块主要应用于图像传感器电源管理芯片高速器件光电器件等领域

2凸块工艺所需设备各不相同

金/铜凸块工艺

1采用溅射或其他物理气相沉积的方式再晶圆表面沉积一层 Ti/Cu 等金属作为电镀的种子层

2在晶圆表面涂一定厚度的光刻胶并运用光刻曝光工艺形成所需要图形

3对晶圆进行电镀通过控制电镀电流大小电镀时间等从光刻胶开窗图形底部生长并得到一定厚度的金属层

4去除多余光刻胶

锡凸块工艺 

与铜柱凸块流程相似凸块结构主要由铜焊盘和锡帽构成差别主要在于焊盘的高度较低同时锡帽合金是成品锡球通过钢板印刷在助焊剂以及氮气环境下高温熔融回流与铜焊盘形成的整体产物锡凸块一般是铜柱凸块尺寸的 3~5 倍球体较大可焊性更强

铜镍金凸块工艺

采用晶圆凸块的基本制造流程电镀厚度超过 10μm以上的铜镍金凸块新凸块替代了芯片的部分线路结构优化了 I/O 设计大幅降低了导通电阻

2.TSV 硅通孔工艺与设备

TSV Through Silicon Via即硅通孔技术是一种利用垂直硅通孔实现芯片互连的方法相比于传统引线连接具有更短的连接距离更高的机械强度更薄的芯片厚度更高的封装密度同时还可以实现异种芯片的互连

TSV 的制作工艺流程为在硅片上刻蚀通孔侧壁沉积金属粘附层阻挡层和种子层TSV 通孔中电镀铜金属作为导体使用化学机械抛光(CMP)将硅片减薄最后叠层键合

3.RDL再布线工艺与设备

RDL ReDistribution Layer重布线层是实现芯片水平方向互连的关键技术可将芯片上原来设计的 I/O 焊盘位臵通过晶圆级金属布线工艺变换位臵和排列形成新的互连结构

RDL 需要的设备包括曝光设备PVD 设备等RDL 的工艺流程1形成钝化绝缘层并开口2沉积粘附层和种子层3光刻显影形成线路图案并电镀填充4去除光刻胶并刻蚀粘附层和种子层5重复上述步骤进行下一层的 RDL 布线

华为封装新专利对麒麟的解决方案

对于麒麟9000s的量产,国内和国外从发售之日起,便不停的研究,最终也没得出什么结果。但拆机结果有两点:

第一,麒麟9000s比麒麟9000大了一圈

第二,麒麟9000s散热方面做了特殊结构

这两点与华为这份封装专利不谋而合,尤其是散热方面,专利里有详细介绍与解决方案。

这份专利较为新颖,相较于其他工艺,绝缘、散热、引线增量较多。

当前国内龙头封测厂商均有50%以上收入来自先进封装业务,在先进封装技术实现持续突破:

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