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3D封裝封裝技術中有哪三種常見的技術路徑?詳解文

合明科技 ?? 3159 Tags:MEMS封裝技術TSV技術PoP

半導體產品在由二維向三維發展,從技術發展方向半導體產品出現了系統級封裝(SiP)等新的封裝方式,從技術實現方法出現了倒裝(FlipChip),凸塊(Bumping),晶圓級封裝(Waferlevelpackage),2.5D封裝(interposer,RDL等),3D封裝(TSV)等先進封裝技術。

3D封裝:TSV,PoP和MEMS

1.TSV(Through-siliconvia,硅通孔):Bump和RDL會占用芯片接合到基板上的平面面積,TSV可以將芯片堆疊起來使三維空間被利用起來。更重要的是,堆疊技術改善了多芯片連接時的電學性質。引線鍵合可以被用于堆疊技術,但TSV吸引力更大。TSV實現了貫穿整個芯片厚度的電氣連接,更開辟了芯片上下表面之間的最短通路。芯片之間連接的長度變短也意味著更低的功耗和更大的帶寬。TSV技術最早在CMOS圖像傳感器中被應用,未來在FPGA、存儲器、傳感器等領域都將被應用。根據Yole預測,2016~2021年,應用TSV技術的晶圓數量將以10%的年復合增長率增長。3D存儲芯片封裝也會在將來大量的用到TSV。

2.3DIC和TSV技術演進路徑

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3.TSV技術示意圖

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4.PoP(PackageonPackage,堆疊封裝):PoP是一種將分離的邏輯和存儲BGA(Ballgridarray,球狀引腳柵格陣列)包在垂直方向上結合起來的封裝技術。在這種結構中,兩層以上的封裝單元自下而上堆疊在一起,中間留有介質層來傳輸信號。PoP技術增大了器件的集成密度,底層的封裝單元直接與PCB板接觸。傳統的PoP是基于基板的堆疊,隨著存儲器對高帶寬的需求,球間間隔要求更小,未來將會與FOWLP技術相結合,做基于芯片的堆疊。

5.MEMS封裝:微機電系統在近些年應用越來越廣泛,隨著傳感器、物聯網應用的大規模落地,MEMS封裝也備受關注。MEMS的封裝不同與集成電路封裝,分為芯片級、模組級、卡級、板級、門級等多元垂直分級封裝,設計時也需考慮不同模組間的相互影響。目前MEMS封裝市場規模在27億美元左右,2016~2020年間將會維持16.7%的年復合增長率高速增長。其中RFMEMS封裝市場是主要驅動,2016~2020年間,年復合增長率高達35.1%。
6.MEMS封裝技術示意圖

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在整個MEMS生態系統中,MEMS封裝發展迅速,晶圓級和3D集成越來越重要。主要的趨勢是為低溫晶圓鍵合等單芯片集成開發出與CMOS兼容的MEMS制造工藝。另一個新趨勢是裸片疊層應用于低成本無鉛半導體封裝,這種技術可為量產帶來更低的成本和更小的引腳封裝。但是,MEMS器件的CMOS和3D集成給建模、測試和可靠性帶來挑戰。

7.先進芯片封裝清洗:

合明科技研發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。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。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境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,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、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應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,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質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引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

合明科技運用自身原創的產品技術,滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求,打破國外廠商在行業中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。

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