3D Hybrid Bonding技術概述

在摩爾定律的推動下，光刻（Lithography）技術一直是半導體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)芯片線寬微縮的核心。然而，進入后摩爾時代，芯片設計理念發(fā)生了轉變。除了微縮，芯片堆疊成為增加晶體管數(shù)量的重要手段，而鍵合（Bonding）技術則成為實現(xiàn)芯片堆疊的關鍵。鍵合技術的線寬和能耗直接決定了整個芯片系統(tǒng)的性能上限，因此，Hybrid Bonding（混合鍵合）技術在半導體產(chǎn)業(yè)中日益重要。

3D Hybrid Bonding是一種先進的封裝技術，它結合了熱壓鍵合和熔融鍵合的優(yōu)點，允許不同芯片間的銅Pad面對面地在室溫條件下彼此鍵合。這種技術主要應用于高級3D設備堆疊，尤其是在邏輯芯片和存儲芯的3D互連中得到了廣泛應用。

封裝技術的演進：從Wire Bonding到Hybrid Bonding

封裝技術不斷向先進封裝方向發(fā)展，從Wire Bonding（引線鍵合）到Die Bonding（芯片鍵合），再到Hybrid Bonding。隨著AI系統(tǒng)對算力的需求爆發(fā)，各大廠商開始瘋狂堆疊芯片，高級封裝技術被引入AI芯片系統(tǒng)。2.5D封裝采用Micro bump（微凸點）技術，而需要更高內存和CPU/GPU數(shù)據(jù)傳輸速度的系統(tǒng)則采用3D Hybrid Bonding技術。

技術特點

熔融鍵合(Fusion Bonding)

熔融鍵合技術是通過熔融或直接晶圓鍵合，使得介電層和功能團在晶圓之間橋接。這種技術能夠提供更精確的活化，并在氫橋鍵的幫助下實現(xiàn)更精細的操作。

混合鍵合(Hybrid Bonding)

混合鍵合技術則是在熔融鍵合的基礎上發(fā)展起來的，它擴展了與鍵合界面中嵌入的金屬焊盤的熔融鍵合，從而允許晶片面對面連接。這種技術不僅提供了電力（金屬鍵合），還產(chǎn)生了機械力（熔融鍵合），使得不同芯片間的銅Pad可以直接在室溫條件下相互鍵合。

3D Hybrid Bonding與其他封裝技術的比較

3D Hybrid Bonding與其他封裝技術的比較 3D Hybrid Bonding技術與其他封裝技術相比具有以下優(yōu)勢： 1. 高密度連接：3D Hybrid Bonding技術可以實現(xiàn)更高密度的芯片連接，其連接間距可以縮小至1μm甚至更低，而傳統(tǒng)凸塊接合的最小接點間距約為20μm。 2. 低能耗：3D Hybrid Bonding技術制作的銅接點傳遞信號不僅更穩(wěn)定，能耗也只有微凸塊的三分之一甚至更低，有助于節(jié)能散熱。 3. 機械應力減少：3D Hybrid Bonding技術還能減少芯片的機械應力，提升產(chǎn)品可靠性。 4. 數(shù)據(jù)傳輸速度高：3D Hybrid Bonding技術支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，完成更低能耗表現(xiàn)。 5. 成本優(yōu)勢：采用混合鍵合制作銅接點無需使用微凸塊間的填充材料，有助于降低成本。

3D Hybrid Bonding技術的未來發(fā)展方向

3D Hybrid Bonding技術的未來發(fā)展方向 3D Hybrid Bonding技術在未來的發(fā)展可能會集中在以下幾個方面： 1. 提升連接性能：隨著技術的進步，3D Hybrid Bonding可能會實現(xiàn)更小的凸點間距，提高芯片之間的連接性能。 2. 應用拓展：3D Hybrid Bonding技術可能會在更多的領域得到應用，如物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、人工智能等。 3. 創(chuàng)新設計：3D Hybrid Bonding可能會配合其他新興技術，如硅通孔(TSV)技術、2.5D和3D封裝等，推動集成電路行業(yè)的創(chuàng)新設計。 4. 提高生產(chǎn)效率：隨著設備和工藝的改進，3D Hybrid Bonding技術的生產(chǎn)效率有望進一步提高，降低生產(chǎn)成本。 5. 環(huán)境友好：未來的3D Hybrid Bonding技術可能會更加注重環(huán)保，采用更加環(huán)保的材料和工藝。

應用領域

3D Hybrid Bonding技術的主要應用是高級3D設備堆疊，尤其是在邏輯芯片和存儲芯的3D互連中。這項技術使得不同芯片間的銅Pad可以面對面地直接在室溫條件下彼此鍵合，大大提高了設備的性能和效率。

此外，3D Hybrid Bonding技術也在圖像傳感器上得到了廣泛應用。這種技術可以將兩片以上的不相同晶圓通過金屬互連的方式實現(xiàn)三維集成，已經(jīng)在集成電路工業(yè)上開始規(guī)模應用。

結論

綜上所述，3D Hybrid Bonding技術是一種先進的封裝技術，它結合了熔融鍵合和混合鍵合的優(yōu)點，能夠實現(xiàn)不同芯片間的高效連接。這種技術在邏輯芯片、存儲芯以及圖像傳感器等領域有著廣泛的應用前景，為高性能設備的開發(fā)提供了新的可能性。

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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(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)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(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)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(jù)主導，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)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(fā)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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