基于TSV 倒裝焊與芯片疊層的高密度組裝及封裝技術

湯姝莉，趙國良，薛亞慧，袁 海，楊宇軍

（西安微電子技術研究所，西安 710119）

1 引言

微系統融合了微電子、微機電、微光電技術，通過系統架構和算法將處理器、傳感器、控制器等具有多種功能的集成電路、光電子器件、微機電系統（MEMS）及各類無源器件進行一體化、多功能集成[1-2]。系統級封裝（SiP）采用高密度組裝、先進封裝技術將模擬、數字、射頻等多個不同功能的半導體器件及無源元件集成至同一封裝體內[3-5]，以更小的體積實現整機系統功能，是提高電子器件集成度的有效手段，也是實現微系統的重要封裝技術之一。宇航、武器等高端領域對電子產品的信息處理性能要求不斷提高，同時對其小型化、輕質化、多功能化也提出了更高的要求，因此能夠滿足上述需求的SiP 及微系統技術具有在高可靠領域廣泛應用的巨大潛力。

面對SiP 及微系統更高集成密度、更高性能、更高工作頻率的發展方向，傳統的組裝及封裝技術難以滿足要求，這促進了如2.5D/3D 集成等先進封裝技術的發展[6-7]。例如倒裝焊技術，通過芯片表面的微凸點與基板或管殼進行互連，微凸點既能夠作為機械支撐也可以實現電氣互連，顯著提高芯片單位面積輸入/輸出（I/O）數及組裝密度[8]。作為立體互連及封裝形式，硅通孔（TSV）被認為是“超越摩爾”最有前景的技術之一[6]。TSV 結合微凸點，能夠在三維方向獲得最大的堆疊密度及最小的外形尺寸，并且大大提升了芯片速度和低功耗性能，因此被視作是繼引線鍵合、載帶自動鍵合（TAB）和倒裝芯片之后的第四代封裝互連技術。……