一、混合鍵合3D小芯片集成技術

混合鍵合3D小芯片集成技術是當前電子產品封裝領域的熱門話題。混合鍵合技術是一種無凸塊（焊球）的直接銅對銅鍵合技術，相較于采用凸塊的傳統鍵合技術，混合鍵合可降低上下層芯片間距，提升芯片之間的電信號傳輸性能，增加IO通道數量10。這種技術已在3DNAND閃存中使用，并未來即將用于HBM4內存。混合鍵合技術具有以下特點：

·         直接互連：它允許不同的芯片層，如存儲器層和邏輯層，在無需通過硅通孔（TSV）的情況下直接互連，顯著提高信號傳輸速度并降低功耗5。

·         導線長度縮短：通過芯片和晶圓之間的直接銅對銅鍵合，最大限度地縮短導線長度5。

·         減少層間物理連接需求：與傳統TSV技術相比，混合鍵合減少了層間物理連接的需求，使芯片設計更緊湊，有利于實現更高性能和密度5。

·         提高可靠性：混合鍵合還可減少芯片內部的機械應力，提高產品的整體可靠性，同時支持更高的數據傳輸速度和更低的能耗

隨著摩爾定律的逐漸放緩，業界正在尋求新的解決方案來提高芯片性能和降低成本。在這篇文章中，我們將對混合鍵合3D小芯片集成技術進行詳細介紹，并分析其在未來電子產品封裝領域的潛力和挑戰。

首先，混合鍵合3D小芯片集成技術的核心思想是將多個具有特定功能的小芯片（Chiplet）集成在一個封裝內，以實現更高性能和更低功耗的電子產品。這種技術的優勢在于它可以利用已有的成熟工藝和技術，減少設計和開發成本，同時提高生產良率。此外，通過將不同工藝節點的小芯片集成在一起，混合鍵合3D小芯片集成技術可以在不影響性能的前提下降低整體封裝成本。

混合鍵合技術是實現3D小芯片集成的關鍵。它是一種無凸塊（焊球）的直接銅對銅鍵合技術，可以將上下層芯片之間的間距降低到2微米，從而提高芯片之間的電信號傳輸性能和增加IO通道數量。這種技術已經在3DNAND閃存中得到應用，并將很快被用于HBM4內存中。

目前，晶圓到晶圓（W2W）制造中已經采用了細間距直接鍵合互連（DBI）混合鍵合，如2.5-8微米的圖像傳感器，最近還用于1微米左右的NAND存儲器制造。隨著越來越多的公司開始研究和采用混合鍵合技術，我們可以預見，在不久的將來，混合鍵合3D小芯片集成技術將成為電子產品封裝領域的主流技術。

然而，混合鍵合3D小芯片集成技術也面臨著一些挑戰。首先，實現高良率和高性能的混合鍵合工藝需要非常高的潔凈度和對準精度。其次，隨著封裝層數的增加，如何保證各層之間的互連密度和信號傳輸質量也是一個亟待解決的問題。最后，如何在保證封裝性能的前提下降低整體封裝成本，也是混合鍵合3D小芯片集成技術得以廣泛應用的關鍵。

二、混合鍵合3D小芯片集成技術應用：

1. 在小芯片集成中的應用

在小芯片集成中，混合鍵合技術發揮著關鍵作用。小芯片（Chiplet）是一種新興的集成電路設計理念，它將多個小芯片組合在一起，以完成封裝或系統內的全功能模塊1。混合鍵合技術使得小芯片能夠在不通過硅通孔的情況下直接互連，大大提高了封裝的密度和性能5。

·         降低成本：小芯片的市場增長主要來自于其能夠從根本上降低成本的同時增強功能1。混合鍵合技術通過減少互連密度和總體成本的技術挑戰，有助于降低小芯片集成的成本1。

·         提高性能：混合鍵合技術允許在給定區域集成更多銅對銅互連，從而降低了功耗并提高了器件性能3。

·         增強靈活性：小芯片設計增強了整體系統靈活性，減少了下一代產品的設計時間1。

2. 行業巨頭的應用

行業巨頭如臺積電、三星和英特爾正在競相推進先進制程技術的開發，并在混合鍵合技術上有著深入的研究和應用5。

·         臺積電：臺積電是迄今為止唯一一家將混合鍵合商業化的芯片公司。其3D封裝-SoIC就是使用的混合鍵合技術，該服務名為3DFabric,已應用于AMD V-Cache。SoIC技術為芯片I/O提供了強大的鍵合間距可擴展性，從而實現了高密度芯片間互連5。

·         三星：三星電子正開始認真引入混合鍵合，并計劃推出采用混合鍵合的X-Cube和SAINT等下一代封裝解決方案5。

·         英特爾：英特爾展示了其采用混合鍵合技術的雄心，并計劃將這一技術應用于其3D封裝技術Foveros Direct5。

三、混合鍵合3D小芯片封裝清洗劑選擇：

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。

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總之，混合鍵合3D小芯片集成技術具有巨大的潛力，有望成為未來電子產品封裝領域的核心技術。然而，要實現這一目標，還需要業界共同努力，解決上述挑戰，進一步提高混合鍵合3D小芯片集成技術的可靠性和成本效益。