一、先進封裝行業概覽

半導體制造產業主要分為設計，制造和封測三大環節。

上游支撐產業為EDA、半導體材料和半導體設備，下游應用產業為消費電子、通訊產業等。

其中封測行業屬于半導體晶圓前道制造之后的工序，主要分為封裝和測試兩大細分環節。

封裝是指將生產加工后的晶圓進行切割、焊線塑封，使電路與外部器件實現連接，并為半導體產品提供機械保護，使其免受物理、化學等環境因素損失的工藝。

半導體封裝技術發展大致分為四個階段，全球封裝技術的主流處于第三代的成熟期，主要是CSP、BGA封裝技術，目前封測行業正在從傳統封裝向先進封裝轉型。

隨著半導體先進制程不斷往7nm/5nm，甚至以下邁進，晶片設計與制造工藝微縮的難度、成本與開發時間均呈現跳躍式的增長。

面對此難題，晶片業者試圖透過先進封裝來達到晶片間的高密度互聯，以實現以更低成本提供同等級效能表現。

先進封裝采用了先進的設計思路和先進的集成工藝，對芯片進行封裝級重構，并且能有效提升系統高功能密度的封裝技術。

先進封裝工藝包括倒裝焊(FlipChip)、晶圓級封裝(WLP)、2.5D封裝（Interposer） 、3D封裝 (TSV)、Chiplet等。

芯片整合已演進至2.5D/3D及Chiplet封裝：

二、Chiplet：先進封裝代表

Chiplet又稱芯粒或小芯片，是先進封裝技術的代表，將復雜芯片拆解成一組具有單獨功能的小芯片單元 die（裸片），通過 die-to-die 將模塊芯片和底層基礎芯片封裝組合在一起。

Chiplet 實現原理與搭積木相仿，從設計時就按照不同的計算單元或功能單元對其進行分解，然后每個單元選擇最適合的工藝制程進行制造，再將這些模塊化的裸片互聯起來，通過先進封裝技術，將不同功能、不同工藝制造的Chiplet封裝成一個系統芯片，以實現一種新形式的 IP 復用。

Chiplet 的概念源于 Marvell 創始人周秀文博士在 ISSCC 2015 上提出的 Mochi（Modular Chip，模塊化芯片）架構，伴隨著 AMD 第一個將小芯片架構引入其最初的 Epyc 處理器 Naples，Chiplet 技術快速發展。

通過Chiplet技術，使用10nm工藝制造出來的芯片，完全也可以達到7nm芯片的集成度，但是研發投入和一次性生產投入則比7nm芯片的投入要少的多，新的連接形式在其生產過程中帶動設備需求。

三、晶圓級扇出封裝(FOWLP)

晶圓級扇出封裝在封裝工藝上需要先將晶圓進行切割，挑出KGD(Known Good Die)排列放置于圓型銅質載板上，再繼續后面的封裝步驟。由于有事先切割、挑出KGD及重新配置的步驟，因此晶圓級扇出封裝具有異構集成特性，即不同功能的芯片可以組裝在一個封裝中。晶圓級扇入封裝(WLCSP)由于直接在晶圓上完成封裝和測試，然后才切割成單獨的集成電路，因而不具備異構集成特性。多個芯片異構集成與具有高集成度的單個芯片相比，具有成本低、良率好、產量高等優點；與分立的多個單一芯片封裝相比，異構集成各芯片之間的互連比PCB布線短、RC延遲低、性能好。異構集成不局限于硅片，還可以是MEMS，濾波器和無源器件，從而更好地發揮扇出的電氣連接優勢。

圖2 傳統含有引線框架的封裝

四、2.5D / 3D 封裝

3D與2.5D的區別在于芯片之間的相對位置是并排還是堆疊，互連方式是水平還是垂直，這個關鍵區別決定了3D與2.5D集成密度的不同。早期的3D封裝也是通過引線鍵合形成互連并且連接到引線框架，例如常見的疊層Flash/DDR芯片。為了減少信號損失，提高集成密度，更好地發揮3D技術優勢，新型3D封裝搭配TSV技術，堆疊的多層芯片通過TSV連接起來。

圖4 典型2.5D封裝

圖6 含EMIB的3D封裝

五、先進封裝產品清洗劑：

先進封裝產品芯片焊后封裝前，基板載板焊盤上的污染物有多種，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。

針對先進封裝產品芯片焊后封裝前，基板載板焊盤、電子制程精密焊后清洗的不同要求，合明科技在水基清洗方面有比較豐富的經驗，對于有著低表面張力、低離子殘留、配合不同清洗工藝使用的情況，自主開發了較為完整的水基系列產品，精細化對應涵蓋從半導體封裝到PCBA組件終端，包括有水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳，兼容的材料更為廣泛；在同等的兼容性下，合明科技的清洗劑清洗的錫膏種類更多（測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分），清洗速度更快，離子殘留低、干凈度更好。