太阳微系统公司的柔性桥专利
最早的相关专利是美国太阳微系统公司(后来被甲骨文买了)申请的,如上图所示。不像之前的方案,原文没提及其他公司的技术布局情况,可能这个技术的应用面太窄。
值得一提的是,这种方案可以应用于高速高频器件的封装,例如毫米波芯片,对应场景下,聚酰亚胺可以更换成LCP材料,盲猜一个日后5G甚至6G通信芯片时代这玩意能有较多应用。
五、2.3D封装
离大家熟悉的2.5D还差一口气,忍一忍。
从2D看到2.3D,最开始的定义可能已经有人记不起来了,2.3D就是芯片和载板之间,还有额外的中介层,而不是像2.1D一样在载板表层或内部整了些花活;同时这个中介层还不能有TSV硅通孔,否则就是2.5D了。
2.3D封装中,基本结构还是【精细金属L/S板or嵌入式互连桥】等起到转接作用的部分与【封装载板/HDI载板】的组合,但却是各自分开做好,然后通过专用的键合板和焊点实现连结的,由于精细金属L/S基板可以单独与临时的玻璃晶片或面板一起制作,因此它的工艺尺寸可以缩小到2um,且产量、良率均优;相比2.1D封装,2.3D封装的互连密度和电气性能更上一台阶。
目前有三种主流的2.3D封装,其对比表格如下:
特性 | 2.3D封装家族 | ||
SAP/PCB | Fan-out Chip-first | Fan-out Chip-last | |
芯片尺寸 | 还蛮大的 | 一般 | 大 |
封装尺寸 | 大 | 一般 | 大 |
金属L/S参数 | ≥8μm | ≥5μm | ≥2μm |
RDL层数 | ≤10 | ≤4 | ≤6 |
允许晶圆凸点焊连 | Yes! Yes! Yes! | No! No! No! | Yes! Yes! Yes! |
允许芯片-RDL键合 | Yes! Yes! Yes! | No! No! No! | Yes! Yes! Yes! |
允许底部填充 | Yes! Yes! Yes! | No! No! No! | Yes! Yes! Yes! |
工艺步骤数 | 更多 | 更少 | 更多 |
性能 | 一般 | 强得很 | 强无敌 |
成本 | 贵得很 | 一般 | 贵得很 |
应用领域 | 中端性能 | 高性能 | 旗舰性能 |
表格没看懂的不要急,后面还有进一步解释:
5.1 传统SAP/PCB 法
这里SAP/PCB是指转接层的工艺,PCB大家都知道,这里解释一下SAP,SAP=semi-additive process,即半加成法工艺,与之相对的是减成法和(全)加成法:
- 减成法:先在有机材料衬底上镀铜,通过把铜层上不需要的部分去掉,剩下的就是线路部分;
- 加成法:直接在有机材料衬底上选择性沉积出需要的铜线路;
- 半加成是折中,先镀一层铜,再一层铜,第二次镀铜时对不需要形成线路的地方进行处理,使得第二次镀铜时不会波及这些区域。
之所以叫传统xx法,是因为他工艺本就比较成熟,不多讲了,上图比较形象:
神钢的2.3D封装方案
这是神钢的2.3D方案,使用了SAP法制作的无芯封装载板,好处是相比之前EMIB之类的嵌入式转接模块的成本更低,但因为没有玻璃纤维的中心层,所以有额外的翘曲问题。
思科的2.3D封装方案
然后第二个图示是思科的有机中介层的方案,算是一个规模较大的chiplet设计和异质集成(新坑预警),这个中介层内部具备有机材料中心结构,除此外一共有12层结构,所以可别小看电路板,要复杂起来科技含量也不低的。
5.2 chip first/last的扇出封装
Chip first或last是指先用EMC把芯片给包了然后再做完RDL层,还是先做了RDL层然后把EMC包好的芯片贴上。这里也给几个方案示例。
日月光的chip-first扇出型2.3D封装