TSV硅通孔技术的研究
西安电子科技大学
硕士研究生课程考试试卷
科目集成电路封装与测试
题目硅通孔（TSV）工艺技术
学号 1511122657 班级 111504
姓名马会会
任课教师包军林
分
数
评卷人
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注意事项
1.考试舞弊者做勒令退学或开除学籍
2.用铅笔答题一律无效（作图除外）
3.试题随试卷一起交回
硅通孔TSV工艺技术
1511122657 马会会
摘要:本文主要介绍近几年封装技术的快速发展及发展趋势。简单介绍了TSV技术的发展前景及其优势。详细介绍了硅通孔工艺以及其关键技术。并针对TSV 中通孔的形成，综述了国内外研究进展，提出了干法刻蚀、湿法刻蚀、激光钻孔和光辅助电化学刻蚀法（PAECE）等四种TSV通孔的加工方法、并对各种方法进行了比较，提出了各种方法的适用范围。
关键词：后摩尔时代；封装技术；TSV；硅通孔
Abstract:This paper mainly introduces the rapid development and development trend of packaging technology in recent years.In the brief introduction of several vertical packaging technology, the paper focuses on the development of TSV technology and its advantages. The technology of Si - through hole and its key technologies are introduced in detail. In this paper, the research progress of TSV was summarized, and the method of dry etching, wet etching, laser drilling and photo assisted electrochemical etching (PAECE) was proposed, and four kinds of TSV through hole were compared.
Keywords:Post Moore era; packaging technology; TSV; silicon through hole
引言
集成电路技术在过去的几十年里的到了迅速的发展。集成电路的速度和集成度得到了很大的提高并且一直遵循摩尔定律不断发展，即单位集成电路面积上可容纳的晶体管数目大约每隔18个月可以增加一倍。然而，当晶体管尺寸减小到几十纳米级后，想再通过减小晶体管尺寸来提升集成电路的性能已经变得非常困难，要想推动集成电路行业继续遵循摩尔定律发展就不得不寻求新的方法。
自从集成电路发明以来，芯片已无可辩驳地成为电子电路集成的最终形式。从那以后，集成度增加的速度就按照摩尔定律的预测稳步前进。摩尔定律的预测在未来若干年依然有效的观点目前仍然被普遍接受，然而，一个同样被广泛认同的观点是，物理定律将使摩尔定律最初描述的发展趋势停止。在这种情况下，电子电路技术和点路设计的概念将进入一个新的发展阶段，互连线将在重要性和价值方面得到提升。在被称作“超越摩尔定律”的新兴范式下，无论是物理上还是使用上，在z轴方向组装都变得越来越重要。目前在电子封装业中第三维正在被广泛关注，成为封装技术的主导。
图1 封装的技术演变与长期发展图
Fig 1Technical evolution and long term development of packaging 3D(three-dimensional)集成电路被认为是未来集成电路的发展方向，它通过使集成芯片在垂直方向堆叠来提高单位面积上晶体管数量，使得在相同工艺下芯片的集成度可以大大的提高。以前实现三维集成电路堆叠的主要方法是丝焊工艺和倒装芯片工艺，它们都是将分立集成电路进行简单的垂直方向上的堆叠，芯片间的互连是通过芯片管脚片外简单对接实现的，虽然这也实现了芯片的三维堆叠，如图 1.1 中左图所示，但是该互连方式使得芯片间连线依然较长，并不是真正意义上的三维集成电路，而“穿透硅通道(Through-Silicon Vias)”技术的出现才使实现真正紧密集成多块芯片的三维集成电路成为了可能，如图 1.1 右图所示，TSV 使得各芯片间互连线更短了，而且互连线都在芯片的内部，这样受
到的干扰也比互连线在外部小得多[1]。
图2 运用引线键合（左）和TSV（右）的3D集成电路
Fig 2 3D integrated circuits with wire bonding (left) and TSV (right).
TSV 技术可以使集成电路的性能从多个方面得到很大的提升。TSV 技术能很好地提高集成电路的集成度；能大大缩短了集成电路之间连线，进而使延时和功耗都得到了显著地减小；同时，TSV 技术还能把不同工艺材料和不同的功能模块集成到一起，给芯片整体性能优化带来很大方便。这些显著的优势都使得 TSV 技术近年来成为热门的研究领域。
1 3D集成中的TSV技术
3D集成并不是一个崭新的概念,早在1967年美国RCA公司就已经提出这种想法,并且有少数电子产品就使用了量身定做的3D封装方式，但可惜3D封装的概念还没有主流技术。随着市场对产品功能与性能需求和挑战的急速增加,传统ZD 集成技术的瓶颈问题越来越突出,3D集成技术才被人慢慢从新重视起来。1989年,日本东北大学的Koyanagi等人首次提出一种制造3D集成电路的工艺方法,
即将晶圆与另一片厚的晶圆连结起来后,从晶圆的背后将其磨薄[5]。1995年他们
又开发了用poly-Si材料制作多层TSV的技术。目前3D集成技术被认为是未来集成技术的发展方向，并可以使摩尔定律继续有效的有力保证。在实现3D集成的技术中,硅通孔(Through Silicon Via,TSV)技术扮演者极其重要的关键角色,它使得3D互连成为可能。它不仅可以作为3D集成电路中信号的通道,也可以作为3D集成电路中散热的通道。
具体来讲,TSV就是用来连通硅晶圆上下两边的通孔,并在通孔中关注导体形成互连线。具体灌注的导体可以根据其应用目的而定,如Cu,W以及poly-si,并用绝缘层(通常为2
SiO)将TSV导体与基底隔离开来.而这层绝缘层也将给TSV
引入主要的寄生电容以及影响TSV的热性能。同时,TSV导体与通孔壁之间还会有一层很薄的阻碍层(如Ta),用来阻止TSV导体的金属原子向硅基底渗透。由3D 工艺流程确定TSV的发展路线图。
表1 TSV尺寸发展路线
Table 1 development route of TSV dimensions
TSV（through silicon via）技术是穿透硅通孔技术的缩写，一般简称硅通孔技术。采用硅通孔TSV技术的3D集成方法能提高器件的数据交换速度、减少
功耗以及提高输入/输出端密度等方面的性能[6]。采用TSV技术也可以提高器件
的良率，因为大尺寸芯片可以分割为几个功能模块的芯片（小尺寸芯片具有更高的器件良率），再将它们进行相互堆叠的垂直集成，或者将它们在同一插入中介层上进行彼此相邻的平面集成。
硅通孔技术（TSV）是通过在芯片和芯片之间、晶圆与晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。它将集成电路垂直堆叠，在更小的面积上大幅提升芯片性能并增加芯片功能。与以往的IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同。TSV能够使芯片在三维方向上堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。因此，业内人士将TSV称为继引线键合（Wire Bonding）、TAB和倒装芯片FC之后的第四代封装技术。
图3 三代封装技术
Fig 3 Three generation packaging technology
由于TSV工艺的内连接长度可能是最短的，因此可以减小信号传输过程中的寄生损失和缩短时间延迟。TSV的发展将受到很多便携式消费类电子产品的有力推动，这些产品需要更长的电池寿命和更小的波形系统。芯片堆叠是各种不同类型电路互相混合的最佳手段，例如将存储器直接堆叠在逻辑器件上方。
2 TSV 技术的发展趋势
如图1所示，近几年TSV技术的发展迅速，2007 年至2012年，TSV 专利数量持续稳步增长，TSV 越来越受到关注。TSV逐步成为目前电子封装技术中最引人注目的一种技术[7]。
图4 1992~2012年公开的TSV专利
Fig 4 TSV open 1992~2012 patents
TSV技术将在垂直方向堆叠层数、硅片减薄、硅通孔直径、填充材料、通孔刻蚀等方面继续向微细化方向发展。在垂直方向上堆叠层数由2007年的3-7层裸芯片发展到2015年的5～14层裸芯片的堆叠。为使堆叠14层裸芯片的封装仍能符合封装总厚度小于lmm的要求，在硅片减薄上，由2007年的20um~50um的厚度减低至2015年的8um厚度。在硅通孔的直径上，由2007年的4.0um缩小至2015年的1.6um。
TSV技术发展重点还包括工艺开发、三维Ic设计测试、多尺寸通孔技术以及静电保护。
3 硅通孔工艺的分类和流程
在实践中实现硅通孔的过程有很多,大体可以分为三类:①前段制程前先通孔型是指在没有做任何CMOS工艺前在空白硅片上制作通孔；②后段制程后先通孔型是指在CMOS器件即将完成和硅片减薄工艺前先制作通孔；③后段制程后后通孔型是指器件硅片在通孔形成前先减薄到其最终厚度.先通孔技术通孔材料是多晶硅;后通孔技术通孔材料是铜、钨。
TSV是通过铜填充或者铜的均匀性淀积进行制作的。其中，铜从通孔底部和侧壁同时开始生长。为了确保通孔顶部附近能够进行速度较慢的放射状生长以获得无孔洞填充结果，电镀系统还采用了一些有机添加剂，以下是所用的工艺步骤：
（1）通过刻蚀或者激光熔化在硅晶体中形成通孔
（2）通过PECVD淀积氧化层
（3）通过PVD、PECVD或MOCVD工艺淀积金属粘附层/阻挡层/种子层；
（4）通过电化学反应往通孔中淀积铜金属
（5）通过化学机械抛光或研磨和刻蚀工艺去除平坦表面上的铜金属。
如图3.1所示为制作硅通孔的基本流程图
图5 制作硅通孔的基本流程图
Fig 5 The basic flow chart of making silicon through hole
TSV技术不仅可以连接两块芯片内的不同核心，还能将处理器和内存不同部件连在一起，并通过大户签个微小的连线传输数据，比如在硅锗芯中，通过钻出许多细微的孔洞并以钨材料填充。就能够得到TSV。相比之下目前的芯片大多使用总线（BUS）通道传输数据，容易造成堵塞、影响效率。更加节能也是TSV的特色之一。据称，TSV可以将硅锗芯片的功耗降低大约40%。另外，由于改用垂直方式堆叠成“3D”芯片，TSV还能打打节约主板空间。尽管目前也有垂直堆叠芯片，但都是通过总线互连，因此不具备TSV的高带宽优势，因为TSV是直接连接顶部芯片和底部芯片的。
4 TSV工艺中的关键技术
使用TSV 互连的3D芯片堆叠所需的关键技术包括[8]：（1）通孔的形成；（2）
绝缘层、阻挡层和种子层得淀积（3）铜的填充（电镀）、去除和再分布引线（RDL）电镀（4）晶圆减薄（5）晶圆/芯片对准、键合与切片
4.1 通孔制作技术
4.1.1干法刻蚀
干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的一项技术，以等离子体形式存在的气体具有两个特点：第一，与常态下的气体相比，等离子体中的这些气体的化学活性更强，为了更快的与材料发生反应以实现刻蚀去除的目的，应当根据被刻蚀材
料的不同选择合适的气体；第二，为了达到利用物理能量转移实现刻蚀的目的，可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使得离子具有一定的能量，当其轰击被刻蚀物表面时，就会击出被刻蚀物材料的原子。因此，干法刻蚀是晶圆片表面物理和化学两种过程相互平衡的结果，其中干法刻蚀又分为物理性刻蚀、化学性刻蚀以及物理化学刻蚀三种。
4.1.2 湿法刻蚀
将晶片放置于液态化学腐蚀液中进行的腐蚀称为湿法腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液通过化学反应将接触的材料逐步侵蚀溶解掉。化学腐蚀的试剂包括很多种，有酸性的、碱性的、以及有机腐蚀剂等。根据选择的腐蚀剂，又分为各向同性腐蚀以及各向异性腐蚀剂。
湿法腐蚀的一个很大的优点是成本低廉，而且对于同一个图形的硅晶圆在同样浓度溶液中的腐蚀过程是可以重复的，只要找到同一图形的硅晶圆、在同一配比的溶液中刻蚀深度与时间的关系，便可以准确制作出一定厚度的超薄芯片。
4.1.3 激光钻孔
由于激光具有高能量，高聚焦等特性，依据光热烧蚀和光化学裂蚀原理形成目前常用的两种激光钻孔方式，一种是二氧化碳激光钻孔，另一种是UV激光钻孔。二氧化碳激光钻孔是由光热烧蚀机理在极短的时间以波大于760nm的红外光将有机板材予以强热融化或者气化，使之被持续移除而成孔。UV激光钻孔利用光化学裂蚀机理，通过发射位于紫外线区的，激光波长小于400nm的高能量光子，使基板材料中长分子链高分子有机化合物的化学键撕裂，在众多碎粒体积增大和外力抽吸下，使基材被快速移除，从而形成微孔。UV激光钻孔不需要烧蚀的盲孔进行除胶渣工序，但是其加工方式为单孔逐次加工，在加工效率方面大大落后于二氧化碳激光钻孔，一般二氧化碳激光钻孔的效率是UV激光钻孔的4~5倍。如下图所示。该芯片由8张晶圆叠层而成，芯片厚度仅为560um。三星
公司宣称TSV的制作是由激光钻孔完成[9]。
图6 三星电子开发的16GB的NAND型闪存（2GB×8）
Fig 6 Samsung Electronics Development of the NAND 16GB flash memory (2GB x 8) 但激光钻孔技术也有其缺点和不足,参见如图 4.2,无法满足未来更小孔径\高深宽比TSV通孔制作；(1) 硅熔化再快速凝固,易在通孔表面形成球形瘤,通孔内壁粗糙度较大,难以淀积连续绝缘层/种子层;(2) 通孔内壁亚表面热损伤较大(图4.3),影响填充后孔的可能性; (3) 制作通孔尺寸精确度<5um.
图7 激光钻孔形貌图
Fig 7 Laser drilling topography
图8 激光钻孔亚表面热损伤区
Fig 8 Laser drilling and surface thermal damage zone
目前,激光钻孔技术可以加工直径10um的通孔,但只适用于直径大于25um的硅通孔商用加工.随着通孔直径减小,为提高通孔精度和热损伤,UV(紫外)激光已取代红外激光.激光钻孔技术需要重点解决机械装置移动精度低\可重复性低及生
产效率低\降低亚表面热损伤等问题[10]。
4.1.4 光辅助电化学刻蚀
电化学刻蚀是一种采用液态腐蚀剂的湿法腐蚀工艺，它属于湿法刻蚀技术。必须有空穴的参与才能实现硅溶解的过程，为了实现定点刻蚀，通过光生空穴并控制空穴的输运过程将空穴输送的反应点，这就是所谓的光辅助电化学刻蚀技术。
采用这种方法具有以下优点：第一，由于巧妙的利用了光能量激发硅片中的空穴，并且能够与电解液中带有负电荷的电子发生化学反应而生成可溶性物质，在除去被加工材料残余的同时而没有造成附产物堆积，因而不会影响深部加工；第二，与一般刻蚀方法相比，得到结构的深宽比更大；第三，采用此方法不仅能够加工单个孔，还可以一次完成空阵列中所有孔的加工，因此，它是一种真正的并行加工的方法；第四，这种方法简单明确，加工成本较低，并且容易搭建反应
装置，因此，非常适合实验室研究[11]。
4.2 通孔侧壁薄膜淀积技术
完成金属填充前必须淀积绝缘层，隔断填充金属和硅本体材料的电导通。接着淀积粘附/扩散阻挡层和种子层金属。粘附/扩散阻挡层阻挡填充金属向绝缘层和本体材料扩散，同时与绝缘层和种子层具有良好的粘附性。
4.2.1 通孔侧壁绝缘层淀积技术
通孔内绝缘层材料有硅氧化物、硅氮化物、聚合物等。不同绝缘层，需要不同的淀积技术，如表4.1。PECVD技术淀积速率高，工艺温度最低且膜层覆盖能力强，广泛应用与淀积二氧化硅等绝缘层材料。真空气相淀积Paylene作为硅通孔侧壁绝缘层，在TSV工艺中也获得广泛使用。
表2 通孔侧壁绝缘层淀积技术
Table 2 Through hole wall insulation layer deposition technology
4.2.2 通孔侧壁粘附/扩散阻挡层和种子层金属淀积技术
通常TSV工艺采用电镀铜工艺进行瞳孔填充。Cu在二氧化硅介质中扩散速度很快，易使其节电性能严重退化；铜对半导体的载流子具有很强的陷阱效应。铜扩散到半导体本体材料中将严重影响半导体器件电性特征；铜和二氧化硅的粘附强度较差，必须在二者中间淀积一层Ta，TaN/Ta，TiN，等扩散阻挡层，防止铜扩散并提高种子层得粘附强度。常见的淀积技术见表4.2。
表3通孔侧壁粘附/扩散阻挡层和种子层金属淀积技术Table 3 Through hole wall adhesion / diffusion barrier layer and seed layer metal deposition
technique
4.3 通孔填充技术
铜的电阻率较小，称为TSV通孔填充材料的首选。通孔铜填充技术有磁控溅射、CVD、ALD（原子层淀积）、电镀等。由于电镀成本更低且淀积速度更快、铜电镀工艺成为TSV通孔填充首选。
均匀铜电镀技术已经被广泛应用于低成本圆片级封装，电镀时通孔侧壁和底部均匀生长，突出位置生长速度更快。如被用于深孔填充，底部未完成填充时通孔开口可能已封闭，就会形成电镀空洞。显然均匀电镀工艺不适用于小孔径、高深宽TSV深孔填充。为满足无孔洞铜电镀，开发了“自底向上”电镀工艺。
“自底向上”电镀工艺，电镀时抑制通孔外表面的沉积速率而加速通孔内部的沉积，通过开发特殊电镀添加剂和电镀设备结构、电场的特殊设计等技术手段来实现。
图8 “自底向上”电镀技术原理图
Fig 8 "Bottom-up" electroplating technology principle diagram （1）强吸附力抑制剂，覆盖在铜表面的原子位置来抑制表面铜沉积；（2）加速剂的作用用来加速通孔底部铜的沉积速率。（3）整平剂或增亮剂，抑制表面曲率分布引起的高电场区域的沉积，抑制凸出表面位置的快速成核；（4）加速剂成分在通孔底部聚集起来抵消抑制剂的作用来加速通孔底部铜的沉积速率；（5）优化结构、电场特殊设计减小流体边界层厚度，减小加速剂在晶圆表面的浓度降低铜淀积速率；（6）采用周期脉冲反向电流进行电镀、抑制通孔内壁尖锐表面生长。
4.4 超薄晶圆减薄技术
3D-TSV封装技术需要将晶圆/芯片进行多层叠层键合，同时还必须满足总封装厚度要求，必须对晶圆厚度减薄至30~100um。传统单一晶圆减薄技术（表4.3）无法满足工艺要求，需要开发超薄晶圆减薄技术。当晶圆减薄至30um极限厚度时，要求表面和亚表面损伤尽可能小，一般采用机械磨削+CMP、机械磨削+湿法刻蚀、机械磨削+干法刻蚀、机械磨削+干法抛光等四种减薄工艺方案。
表4 晶圆减薄技术
Table 4 Wafer thinning technology
150mm、200mm、300mm尺寸晶圆减薄至150um时就会变得柔韧而容易变形或翘曲，为下步工序操作带来困难。目前业界的主流解决方案是采用一体机思路：将晶圆的磨削、抛光、保护膜去除、划片膜粘贴等工序集合在一台设备内，圆片从磨片一直到粘贴划片膜为止始终被吸在真空吸盘上，始终保持平整状态，从而解决了工序间超薄晶圆搬送的难题。
4.5 芯片/晶圆叠层键合技术
3D-TSV封装技术需要将不同材料、不同种类、不同尺寸的裸芯片在垂直方向上进行叠层键合，实现机械和电器互连。
根据键合材料不同，主要有硅熔融键合、金属热压键合、共晶键合、聚合物键合等，参见表4.5.硅熔融键合温度较高、工艺条件苛刻；聚合物键合热稳定性较差，较少用于3D-TSV封装，金属热压键合、共晶键合与现有半导体封装工艺设备兼容而被广泛采用。
表5 键合技术及工艺特点
Table 5 Bonding technology and process characteristics
TSV互连尚待解决的关键技术难题和挑战包括：
（1）通孔的刻蚀——激光 vs.深反应离子刻蚀（DRIE）
（2）通孔的填充——材料（多晶硅、铜、钨和高分子导体等）和技术（电镀、化学气相淀积、高分子涂布等）
（3）工艺流程——先通孔（via-first）或后通孔（via-last）技术
（4）堆叠形式——晶圆到晶圆、芯片到晶圆或者芯片到芯片
（5）键合方式——直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接和混合等
（6）超薄晶圆的处理——是否使用载体。
如图7所示，减薄（thinning）、键合（bonding）、孔的形成（TSV Formation）、填孔材料（via filing）和工艺都是目前工艺研究的主要热点。
图9 TSV工艺研究的主要热点
Fig 9 The main hot spots of TSV process
5 结论与展望
目前，通孔的制作、填充填料以及工艺流程和键合技术等是在应用TSV技术中面临的主要挑战。TSV封装技术已经广泛应用于存储器、图像传感器以及功率放大器等领域，虽然利用此技术还不能够投入到大量的生产中。但是随着科学技术的不断成熟和进步，已经逐步成为下一代集成电路的主流技术。TSV通孔加工技术主要包括湿法刻蚀、激光刻蚀、干法刻蚀以及光辅助电化学腐蚀四种方法。四种方法各有优劣。其中前两种方法不适用于大规模孔阵列，而PAECE 法具有较大的深宽比、成本低廉以及试验方法简单易行等优点，表现出了很大的优势。
据国际半导体技术路线图的预测，硅通孔技术将在垂直方向堆叠层数、硅品圆片厚度、硅穿孔直径、引脚间距等方面继续向微细化的方向发展。它将逐步由成熟的3-7层得堆叠向14层发展，硅圆片的厚度也将由20~50um向8um发展，通孔直径也将由4um向1.6um发展，引脚的间距也将由10um向3.3um发展。国际上硅通孔技术还处于进一步研究阶段，而我国也正在大力发展这项技术，希望我们能够追赶上世界电子制造的发展水平。
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通孔回流工艺
穿孔回流焊是一项国际电子组装应用中新兴的技术。当在PCB的同一面上既有贴装元件，又有少量插座等插装元件时，一般我们会采取先贴片过回流炉，然后再手工插装过波峰焊的方式。但是，如果采取穿孔回流焊技术，则只需在贴片完成后，进回流炉前，将插件元件插装好，一起过回流炉就可以了。 通过这项比较，就可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性。首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，在费用上自然可以节省不少。同时也减少了所需工作人员，在效率上也得到了提高。其次是回流焊相对于波峰焊，生产桥接的可能性要小得多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊技术相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，穿孔回流焊技术是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。 但如果要应用穿孔回流焊技术，也需要对器件、PCB设计、网板设计等方面提出一些不同于传统工艺的要求。 a)元件： 穿孔元件要求能承受回流炉的回流温度的标准，最小为230度,65秒。这一过程包括在孔的上面涂覆焊膏（将在回流焊过程中进入孔中）。为使这一过程可行，元件体应距板面0.5毫米，所选元件的引脚长度应和板厚相当，有一个正方形或U形截面，（较之长方形为好）。 b)计算孔尺寸 完成孔的尺寸应在直径上比引脚的最大测量尺寸大0.255毫米（0.010英寸），通常用引脚的截面对角，而不包括保持特征。钻孔的尺寸比之完成孔再大0.15毫米（0.006英寸），这是电镀补偿，这样算得的孔就是可接受的最小尺寸。 c)计算丝网：（焊膏量） 第一部分计算是找出焊接所需的焊膏量，孔的体积减去引脚的体积再加上焊角的体积。（需要什么样的焊接圆角）。所需焊接体积乘以2就是所需焊膏量，因为焊膏中金属含量为50%体积（以ALPHA 的UP78焊膏为例）。丝印过程中将焊膏通过网孔印在PCB上，由于压力一般能将焊膏压进孔中0.8毫米（当刮刀与网板成45度角时）。我们计算进入孔中焊膏的体积，从所需焊膏量中减去它就得到在网孔中留下的焊膏的体积。这一体积除以网板的厚度就可以求出网孔所需的面积了。 d)网板设计： 网板的位置将取决于以下几个因素： 1、网孔的一边到孔中心的最小距离要求等于钻孔半径。 2、网孔总是比焊盘要大，所以焊膏将涂在阻焊层上，回流焊后确认不会有焊膏残留在阻焊盘上，网孔的边要求笔直，因为当回流焊过程焊膏进入孔中，将不会有焊膏在表面进行回流焊。 3、器件底面的下模形状有设计限制，下底面和丝印的焊膏之间需要有0。2毫米的空间。（在设计中必须包含） 4、在插座上，许多网孔提供笔直和窄的丝印，所以元件定位和在穿孔插座旁的测试点要留下一定的空间给焊膏层。 5、一般元件比如晶振，在元件下有足够的空间满足丝印需要的面积，这意味着将没有必要将焊膏涂覆在元件的外部。 e)元件管脚的准备： 管脚有一个正确的长度非常重要，当它们进入这一过程之前它们必须被预先剪切以达到比板厚多1.5毫米的条件。所有的引脚尺寸和网孔尺寸的变动偏差都将会被焊接圆角的量所包含，所以一些变动会体现在焊接圆角的高度变动上。 回流炉的温度曲线要求设置成：在4.5分钟内平滑提升到165+20度，从165～220+5度只经过一个温区，在220+5度保持50秒。 f)焊接： 由于实际原因，当穿孔回流焊时总是有焊膏的变动，所以设计有一个焊接圆角，可以解决一系列变
3D封装与硅通孔TSV工艺技术
万方数据
３２４电子工艺技术第３０卷第６期 技术的不断进步发展而言。 图１三种不同基板ＭＣＭ 图２键合工艺技术 ３Ｄ封装的主要优势为：具有最小的尺寸和质量，将不同种类的技术集成到单个封装中，用短的垂直互连代替长的２Ｄ互连，降低寄生效应和功耗等。码Ｖ的关键技术是ｚ轴互连和电隔离技术。包括通孔的形成；堆叠形式（晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片）；键合方式（直接Ｃｕ—Ｃｕ键合、粘接、直接熔合和焊接）；绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；铜的填充（电镀）和去除；再分布引线（ＲＤＬ）电镀；晶圆减薄；测量和检测等。而这种集成技术会使ＩＣ制造与封装发生工艺交叠ＨＪ。 ｌ偈Ｖ关键工艺技术 ｒＩ．ＳＶ集成被定义为一种系统级集成结构，在这一结构中，多层平面器件被堆叠起来，并经由穿透硅通孔（１＇ｓＶ）在ｚ方向连接起来，主要工艺技术为层减薄技术、通孔工艺、对准和键合技术等。 １，１减薄工艺 大多数３Ｄ—ＩＣ工艺中，单个Ｉｃ的厚度要求都远低于７５Ｉｘｍ。减薄器件晶圆成为很重要的工艺之一。减薄技术面临的首要挑战就是超薄化工艺所要求的＜５０斗ｍ的减薄能力。传统上，减薄工艺仅仅需要将硅片从晶圆加工完成时的原始厚度减薄到３００斗ｍ～４００斗ｍ。在这个厚度上，硅片仍然具有相当的厚度来容忍减薄工程中的磨削对硅片的损伤及内在应力，同时其刚性也足以使硅片保持原有的平整状态㈣。 在传统减薄工艺的粗精磨之后残留在磨削表面的损伤是造成破片的主要直接原因。之所以产生这样的损伤是因为磨削工艺本身就是一种物理损伤性工艺，其去除硅材质的过程本身就是一个物理施压、损伤、破裂和移除的过程。为了消除这些表面损伤及应力，人们考虑了各种方法：干抛、湿抛、干法刻蚀和湿法刻蚀等，目前在实际批量生产中应用最多目前业界的主流解决方案是采用东京精密公司所率先倡导的一体机思路，将硅片的磨削、抛光、保护膜去除和划片膜粘贴等工序集合在一台设备内，通过独创的机械式搬送系统使硅片从磨片一直到粘贴划片膜为止始终被吸在真空吸盘上，始终保持平整状态。当硅片被粘贴到划片膜上后，比划片膜厚还薄的硅片会顺从膜的形状而保持平整，不再发生翘曲和下垂等同题，从而解决了搬送的难题。如日本东京精密公司的一体机ＰＧ２００／３００ＲＭ硅片在不用离开真空吸盘的情况下就可以顺次移送到粗磨、精磨和抛光等不同的加工位，完成整个减薄的过程。这一独创的设计完全克服了磨片后硅片的严重翘曲所造成的难以搬送到抛光机的问题。同时也避免了磨片后的严重翘曲使表面损伤扩大，进而破裂的危险。１．２通孔工艺 Ｉ．２．１通孔制造 晶圆上通孔制造是ＴｓＶ技术的核心，目前“钻蚀”ＴＳＶ的技术主要有两种，一种是干法刻蚀或称博世刻蚀，另一种是激光烧蚀。博世工艺为ＭＥＭＳ工业而开发，快速地在去除硅的ＳＦ６等离子刻蚀和实现侧壁钝化的Ｃ４Ｆ８等离子沉积步骤之间循环切换‘６‘。， 激光技术作为一种不需掩膜的工艺，避免了光刻胶涂布、光刻曝光、显影和去胶等工艺步骤，已取得重大进展。三星（韩国）已经在存储器叠层中采用了这一技术。激光加工系统供应商Ｘｓｉｌ公司（爱尔兰）为偈Ｖ带来了最新解决方案，Ｘｓｉｌ称激光钻 孔工艺将首先应用到低密度闪存及ＣＭＯＳ传感器万方数据
电子封装技术发展现状及趋势
电子封装技术发展现状及趋势 摘要 电子封装技术是系统封装技术的重要内容，是系统封装技术的重要技术基础。它要求在最小影响电子芯片电气性能的同时对这些芯片提供保护、供电、冷却、并提供外部世界的电气与机械联系等。本文将从发展现状和未来发展趋势两个方面对当前电子封装技术加以阐述，使大家对封装技术的重要性及其意义有大致的了解。 引言 集成电路芯片一旦设计出来就包含了设计者所设计的一切功能，而不合适的封装会使其性能下降，除此之外，经过良好封装的集成电路芯片有许多好处，比如可对集成电路芯片加以保护、容易进行性能测试、容易传输、容易检修等。因此对各类集成电路芯片来说封装是必不可少的。现今集成电路晶圆的特征线宽进入微纳电子时代，芯片特征尺寸不断缩小，必然会促使集成电路的功能向着更高更强的方向发展，这就使得电子封装的设计和制造技术不断向前发展。近年来，封装技术已成为半导体行业关注的焦点之一，各种封装方法层出不穷，实现了更高层次的封装集成。本文正是要从封装角度来介绍当前电子技术发展现状及趋势。
正文 近年来，我国的封装产业在不断地发展。一方面，境外半导体制造商以及封装代工业纷纷将其封装产能转移至中国，拉动了封装产业规模的迅速扩大；另一方面，国内芯片制造规模的不断扩大，也极大地推动封装产业的高速成长。但虽然如此，IC的产业规模与市场规模之比始终未超过20%，依旧是主要依靠进口来满足国内需求。因此，只有掌握先进的技术，不断扩大产业规模，将国内IC产业国际化、品牌化，才能使我国的IC产业逐渐走到世界前列。 新型封装材料与技术推动封装发展，其重点直接放在削减生产供应链的成本方面，创新性封装设计和制作技术的研发倍受关注，WLP 设计与TSV技术以及多芯片和芯片堆叠领域的新技术、关键技术产业化开发呈井喷式增长态势，推动高密度封测产业以前所未有的速度向着更长远的目标发展。 大体上说，电子封装表现出以下几种发展趋势：（1）电子封装将由有封装向少封装和无封装方向发展；（2）芯片直接贴装（DAC）技术，特别是其中的倒装焊（FCB）技术将成为电子封装的主流形式；（3）三维（3D）封装技术将成为实现电子整机系统功能的有效途径；（4）无源元件将逐步走向集成化；（5）系统级封装（SOP或SIP）将成为新世纪重点发展的微电子封装技术。一种典型的SOP——单级集成模块（SLIM）正被大力研发；（6）圆片级封装（WLP）技术将高速发展；（7）微电子机械系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）正方兴未艾，它们都是微电子技术的拓展与延伸，是集成电子技术与精密
通孔回流焊接的工艺技术
通孔回流焊接的工艺技术如图2，可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件（SMC/SMD）进行回流焊。相对传统工艺，在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，通孔回流工艺是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。 二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势： 1、首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，多种操作被简化成一种综合的工艺过程； 2、需要的设备、材料和人员较少； 3、可降低生产成本和缩短生产周期； 4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率，达到回流焊的高直通率。； 5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤，从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性，等等。 尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果，但还是存在一些工艺问题。 1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大，由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染，因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的； 2、对THT元件质量要求高，要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温235℃，无铅要求260℃以上。许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度；电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。 3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件，使工艺难度增加。 本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素，然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素，揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。 1. 通孔回流焊焊点形态要求 2. 获得理想焊点的锡膏体积计算 3. 锡膏沉积方法 4. 设计和材料问题 5. 贴装问题 6. 回流温度曲线的设定 下面将逐项予以详细描述。
硅橡胶工业发展现状
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.sodocs.net/doc/b714746790.html,） 硅橡胶工业发展现状 自1943年美国道康宁（DC）公司首先实现有机氯硅烷工业化生产以来，经过50多年的发展，在当今国际有机硅市场上形成DC、GE、R-P、Wacker、信越公司五强的新局面。世界上大型有机硅专业公司有十多家，甲基氯硅烷的生产规模越来越大，各种硅油及二次加工品、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂、硅烷表面活性剂等为各个工业部门广泛应用，有机硅产品品种规格多达5000余种，产量和销售额与日俱增。近30年来，有机硅工业产品的增长率保持在8％～15％，远远超过一般国家国民经济的增长率。目前有机硅在我国的应用已很广泛，数量和品种持续增长，应用领域不断拓宽，我国已成为有机硅产品最具潜力的市场。 1、热硫化硅橡胶 由于各国各地区产业结构不同，有机硅的高层结构也不尽相同，如美国硅橡胶占有机硅市场的25～30％、欧洲约占40％、日本则超过50％，其中近一半为热硫化硅橡胶，我国硅橡胶占的比例更大，约60％。在我国，热硫化硅橡胶主要用于电子电气工业、办公自动化装备及汽车工业，随着国民经济的发展，对热硫化硅橡胶的需求正以每年不低于20％的速度增长。 热硫化硅橡胶生产技术复杂，产品附加值高，在世界有机硅市场上，其销售量份额约占10％，销售额则高达30～40％。热硫化硅橡胶的用途可大致分为挤出成型制品35％，模压制品30％，电线电缆用30％，涂覆材料用5％，消费量增长率为4～6％。在发达国家，热硫化硅橡胶生胶及混炼胶的生产规模和生产技术已达到较高水平，早在60年代初期美国DowCorning公司就有了千吨级连续聚合装置。在我国最早从事热硫化硅橡胶研究和和生产的单位主要有晨光化工研究院和吉化公司研究院等，第一套生产装置建于1960年，生产规模为5t/a。到现在，全国已建成生胶生产装置40多套，总生产
应用于三维封装中的硅通孔技术
- 18 - 收稿日期：2012-03-26 应用于三维封装中的硅通孔技术 邓小军1，曹正州2 （1.无锡创立达科技有限公司，江苏 无锡 214142；2.中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035） 摘 要：随着集成电路日新月异的发展，当半导体器件工艺进展到纳米级别后，传统的二维领域封装已渐渐不能满足电路高性能、低功耗与高可靠性的要求。为解决这一问题，三维封装成为了未来封装发展的主流。文章简要介绍了三维封装的工艺流程，并重点介绍了硅通孔技术的现阶段在CSP 领域的应用，以及其未来的发展方向。关键词：三维封装；硅通孔；CSP 中图分类号：TN305.94 文献标识码：A 文章编号：1681-1070（2012）09-0018-06 The Through Silicon Via Technology Using in 3D Packaging DENG Xiao-jun 1, CAO Zheng-zhou 2 （1. Wuxi TreasureStar Technology Co ., LTD ., Wuxi 214142, China ; 2. China Electronics Technology Group Corporation No .58 Research Institute , Wuxi 214035, China ） Abstract: With the development of now day integrated circuit, the traditional 2D packaging can not satisfy the requirement of high function, low power and high reliability when the semiconductor device develops into nano level. To solve the problem, 3D packaging becomes the mainstream of future package. In this paper, authors introduce the process flow of 3D package and emphasize the through silicon via （TSV ）technology using in CSP area and the further development’s direction. Key words: 3D packaging; TSV; CSP 1 引言 在过去的三十年间，半导体技术已经在二维领域得到了广泛的应用。一个关键原因就是金属氧化物半导体（MOS ）器件数量的快速增长趋势是可以根据摩尔定律预测的[1] 。但是近年来实际的器件增长趋势已经和理想模型的预测有所差别了。因为随着芯片功能的增强，芯片内集成的晶体管数目越来越多，体积也越来越大，功耗也越来越高，kT /q 比无法继续在现有技术层面缩小，因此在不提高泄漏上限的基础上降低MOS 器件的阈值电压就变得十分困难。而阈值电压无法降低，降低功耗和提高器件 的性能这两种要求就会产生冲突。尤其是在高集成 度条件下，单个芯片内各个系统的互连引线过长和过多，其阻容延迟和寄生电容会使器件工作速度降低。另外，其所引发的信号传输延迟、信号带宽不足和控制时序的不一致性，会制约当前通信技术和大型计算机技术的发展。还有，互连引线过长引起的噪声问题也不容忽视，而各种噪声均与信号在互连引线中的传输距离密切相关。要满足上述性能要求，必须突破当前二维器件技术水平的制约。 大规模集成电路的结构是其中一种解决方案。随着电路集成度越来越高，信号的延迟主要取决于引线长度和引脚电容。三维大规模集成电路是一种能提升性能同时不需要增加功耗的解决途径。带来
行业分析-有机硅行业最新分析 精品
国内外有机硅行业市场现状与发展趋势 一．概述 有机硅作为一种新型的高科技材料，从20世纪40年代初工业化生产以来，被广泛应用于电子、电器、航空、航天、建筑、纺织、医药、日化等领域，成为国民经济发展和人民生活水平提高不可或缺的新材料。 有机氯硅烷单体是整个有机硅化学的支柱，其中绝大多数有机硅材料都含有由二甲基二氯硅烷所制得的聚硅氧烷，如果引入其他基团、如苯基、乙烯基、氯苯基以及氟烷基等，可衍生出一系列性能各异的有机硅聚合物。制备有机硅产品需用众多的有机硅单体，其中甲基氯硅烷单体的用量占90%以上，甲基氯硅烷单体中又以二甲基二氯硅烷用量最大，约占80%，另外还有苯基氯硅烷单体、乙烯基氯硅烷单体等。所以，有机硅工业的发展是和有机氯硅烷(尤其是甲基氯硅烷)的合成技术分不开的。 有机硅产品种类繁多，按其基本形态分为4大类，即硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷(包括硅烷偶联剂和硅烷化试剂)。表1是按行业分类有机硅产品主要应用领域。 2 国外市场分析与预测 2.1 供应及生产发展趋势
随着需求的增加，国外有机硅单体的生产能力一直在不断的扩大，截止到20XX年底，生产能力已达到319万t(以二甲基二氯硅烷计，以下同。二甲基二氯硅烷经水解得到DMC和D4，通常按2t粗二甲基二氯硅烷得1tDMC或D4计)。 由于有机硅单体生产以及后加工均为技术密集型，因此长期以来有机硅为相对垄断性行业。主要生产企业有美国道康宁公司、美国迈图公司、德国瓦克公司、中国蓝星集团和日本信越公司，该五大公司产能合计占全球总产能的77%。20XX年世界有机硅市场竞争结构见图1。 道康宁公司是目前世界上最大的有机硅单体及材料的生产商，其有机硅单体的生产能力总计为86万t／a，占全球产能的27%，分别在美国、英国和日本建有生产装置，目前正在张家港与德国瓦克公司合作建设新的生产装置，20XX年其有机硅业务的销售额为49.4亿美元，较20XX年增长了13%(主要来自Hemlock Semiconductor Corp。多晶硅业务的增长)。其次是Monentive Performance Materials(迈图，前身是美国的GE公司有机硅事业部)公司，其有机硅单体的生产能力总计为45万t／a，占全球产能的14%。表3列出20XX年世界主要有机硅生产厂家的生产能力。
thr通孔回流焊技术要求(1)
通孔回流焊技术要求 近年来,表面贴装技术（SMT）迅速发展起来,在电子行业具有举足轻重的位置。除了全自动化生产规模效应外,SMT还有以下的技术优势：元件可在PCB的两面进行贴装,以实现高密度组装;即使是最小尺寸的元件也能实现精密贴装,因此可以生产出高质量的PCB组件。 然而,在一些情况下,这些优势随着在PCB上元件贴着力的减少而削弱。让我们观察图1的例子。SMT元件的特点是设计紧凑,并易于贴装,与通孔的连接器在尺寸和组装形式上有明显的区别。 图1 PCB上组装有SMT元件（左）和一个大理通孔安装的连接器（右） 用于工业领域现场接线的连接器通常是大功率元件。可满足传输高电压、大电流的需要。因此设计时必须考虑到足够的电气间隙与爬电距离,这些因素最终影响到元件的尺寸。 此外,操作便利性、连接器的机械强度也是很重要的因素。连接器通常是PCB主板与“外界部件”通信的“接口”,故有时可能会遇到相当大的外力。通孔技术组装的元件在可靠性方面要比相应的SMT元件高很多。无论是强烈的拉拽、挤压或热冲击,它都能承受,而不易脱离PCB。 从成本考虑,大部分PCB上SMT元件约占80%,生产成本仅占60%;通孔元件约占20%,生产成本却占40%,如图2所示。可见,通孔元件生产成本相对较高。而对许多制造公司来说,今后面临的挑战之一便是开发采用纯SMT工艺的印刷线路板。
图2 带有通孔无件和SMT元件的PCB 根据生产成本以及对PCB的影响,SMT+波峰焊和SMT+压接技术（press in）等现有的工艺还不完全令人满意,因为在现有的SMT工序需要进行二次加工,不能一次性完成组装。 这就对采用通孔技术的元件提出了下列要求：通孔元件与贴片元件应该使用同样的时间、设备和方法来完成组装。 THR如何与SMT进行整合 根据上述要求发展起来的技术,称之为通孔回流焊技术（Through-hole Reflow,THR）,又叫“引脚浸锡膏（pin in paste,PIP）”工序,如图3所示。 图3 通孔回流焊技术的工序
TSV硅通孔技术的研究解析
西安电子科技大学 硕士研究生课程考试试卷 科目集成电路封装与测试 题目硅通孔（TSV）工艺技术 学号 1511122657 班级 111504 姓名马会会 任课教师包军林 分 数 评卷人 签名 注意事项 1.考试舞弊者做勒令退学或开除学籍 2.用铅笔答题一律无效（作图除外） 3.试题随试卷一起交回 硅通孔TSV工艺技术
1511122657 马会会 摘要:本文主要介绍近几年封装技术的快速发展及发展趋势。简单介绍了TSV技术的发展前景及其优势。详细介绍了硅通孔工艺以及其关键技术。并针对TSV 中通孔的形成，综述了国内外研究进展，提出了干法刻蚀、湿法刻蚀、激光钻孔和光辅助电化学刻蚀法（PAECE）等四种TSV通孔的加工方法、并对各种方法进行了比较，提出了各种方法的适用范围。 关键词：后摩尔时代；封装技术；TSV；硅通孔 Abstract:This paper mainly introduces the rapid development and development trend of packaging technology in recent years.In the brief introduction of several vertical packaging technology, the paper focuses on the development of TSV technology and its advantages. The technology of Si - through hole and its key technologies are introduced in detail. In this paper, the research progress of TSV was summarized, and the method of dry etching, wet etching, laser drilling and photo assisted electrochemical etching (PAECE) was proposed, and four kinds of TSV through hole were compared. Keywords:Post Moore era; packaging technology; TSV; silicon through hole 引言 集成电路技术在过去的几十年里的到了迅速的发展。集成电路的速度和集成度得到了很大的提高并且一直遵循摩尔定律不断发展，即单位集成电路面积上可容纳的晶体管数目大约每隔18个月可以增加一倍。然而，当晶体管尺寸减小到几十纳米级后，想再通过减小晶体管尺寸来提升集成电路的性能已经变得非常困难，要想推动集成电路行业继续遵循摩尔定律发展就不得不寻求新的方法。 自从集成电路发明以来，芯片已无可辩驳地成为电子电路集成的最终形式。从那以后，集成度增加的速度就按照摩尔定律的预测稳步前进。摩尔定律的预测在未来若干年依然有效的观点目前仍然被普遍接受，然而，一个同样被广泛认同的观点是，物理定律将使摩尔定律最初描述的发展趋势停止。在这种情况下，电子电路技术和点路设计的概念将进入一个新的发展阶段，互连线将在重要性和价值方面得到提升。在被称作“超越摩尔定律”的新兴范式下，无论是物理上还是使用上，在z轴方向组装都变得越来越重要。目前在电子封装业中第三维正在被广泛关注，成为封装技术的主导。 图1 封装的技术演变与长期发展图
中国有机硅产业研究热点与发展现状[1]
2008年36卷第5期广州化工作者简介：郑景新（１９８３－），男，湖南湘潭人，硕士，工程师，主要从事纳米材料开发研究工作。 （广州吉必盛科技实业有限公司，广州５１０４５０） 中国有机硅产业研究热点与发展现状 郑景新，王跃林，段先健，吴利民 摘 要：介绍了第十四届中国有机硅学术交流会盛况， 综述了国内同行专家在有机硅方面的研究成果，对当前国内有机硅行业现状及研究热点作了阐述。中国有机硅行业当前面临着极大的机遇与挑战，国内各企业与科研院校当紧密合作，加强 交流协助，增强创新意识，加大科技投入，提高以自主知识产权为核心的竞争能力，在激烈的市场竞争中抢占一席之地。 关键词： 有机硅；硅产业链；研究热点；发展现状Research Hot and Development Status of Organic Silicone Industry in China ZHENG Jing-xin,WANG Yue-lin,DUAN Xian-jian,WU Li-min （Guangzhou GBS High-Tech &Industry Co.,Ltd,Guangzhou 510450,China) Abstract:The pomp of the Fourteenth Chinese Academic Forum on Silicone Material and Progress of research and application on silicone industry in China were introduced.The fruits of researching on silicon by experts were also described.Chinese silicon industry is now facing chances and challenges.Enterprises and academic organizations should enhance cooperation and communication to strengthen innovation and outlay devotion to obtain the ability of competition with overseas corporation. Key words:silicone material;silica industry;research hot;the development status 由中国氟硅有机材料工业协会有机硅专业委员会主办的第十四届中国有机硅学术交流会，于９月１６日至１９日在 杭州隆重举行， ４００多名来自国内有机硅行业各公司、高校及科研院所的专家就国内外有机硅行业研究发展的新动向、新 理论、 新工艺和新的测试分析方法等进行了交流讨论。作为国内有机硅行业的学术盛会，该会议每两年举办一次。本次大会共收到论文６８篇，其中收录６４篇，并作了专题报告４４场。会议分行业综述及专论，有机硅单体、中间体及基础研 究，硅橡胶研究及应用，硅油、 改性硅油及其二次加工制品研究和应用；硅树脂研究及应用；硅烷偶联剂研究及应用等专题。 １中国有机硅领域的现状及未来发展前景 在此次大会上，业内专家普遍认为，目前我国有机硅工 业面临三大新挑战。 中国化工信息中心傅积赉教授详细分析了这三大新挑战：一是跨国公司在中国的有机硅下游工厂越来越多，与中国企业争抢有机硅市场份额；二是适度发展我国有机硅工业，保护环境，节约资源，实现可持续发展是中国有机硅行业需要解决的问题；三是源于加拿大政府将十甲基环五硅氧烷（Ｄ５）、八甲基环四硅氧烷（Ｄ４）、十二甲基环六硅氧烷（Ｄ６）归入对环境有毒物质类，这三种物质对中国环境特别是有机硅工厂集中的长三角和珠三角等局部环境的直接污染和潜在危害将十分严重。 中蓝晨光化工研究院有限公司总工程师杨晓勇分析了 中国有机硅工业的现状，在对当前有机硅单体建设热潮冷静思考的同时，指出了中国有机硅工业存在的主要问题：（１）企 业规模小，综合实力弱；（２ ）创新能力不强，产品技术含量较低；（３）市场划分粗放，产品单一老化；（４）物耗能耗大，生产 成本高，缺乏竞争力。 并针对有机硅单体、硅橡胶、硅油、硅树脂等方面的发展提出了建议。 广州吉必盛科技实业有限公司董事长王跃林教授针对整个硅产业链中硅资源的利用问题提出了自己独特见解。认为随着多晶硅太阳能产业的高速发展，势必会与有机硅工业争夺原料工业硅资源，一旦工业硅供应增速稍慢或有政策上的风吹草动，财大气粗的多晶硅企业必定会高价采购以确保自身的原料供应，工业硅价格也将由此获得暴涨理由，一些有机硅企业如仍在下游高端消费领域和规模化技术上无所突破，很有可能在几年内陷入活而无米可炊、或而无利可图的尴尬局面。鉴于未来原料之争，王教授认为第一要将多晶硅生产中的硅利用效率提高上去，另一种方法则是将有机硅与多晶硅结合在一起，实现资源互补，共同发展。 虽然目前有机硅工业面临着很大的挑战和不少的问题，但是有机硅产业的发展前景还是很喜人的。世界能源危机和石油价格的上涨，为有机硅工业提供了巨大的发展空间，以硅替碳是有机硅工作者的梦想。国内外需求强劲，市场潜力巨大，随着中国、俄罗斯、印度、巴西等新兴经济体的发展，国内外市场对有机硅材料的需求非常旺盛，目前的产能还达不是常需求，缺口较大。因此，无论从目前的生产现状、市场容量、出口前景，还是从行业发展趋势看，中国有机硅工业都有巨大的发展空间。在 ２１··
三维集成电路
微处理器体系结构综述 题目三维集成电路综述 专业微电子学与固体电子学 学号1208090538 学生韩新辉 指导教师戴力 2013 年春季学期
三维集成电路综述 摘要：本文介绍了集成电路从开始发展到SOC再到NOC以及后来的三维集成电路中应用的3D NOC。然后从工艺（SOI技术和TSV技术）、拓扑结构、功耗等方面阐述了研究现状、需要亟待解决的技术问题以后发展方向。最后，对文章做了总结。 关键字：3D NOC 三维集成电路TSV 拓扑结构功耗 1 引言 从1947年第一个半导体晶体管的发明,到1958年采用硅平面工艺的集成电路诞生,直到后来的SOC,半导体集成电路一直遵循着摩尔定律高速发展着。随着集成电路技术的不断发展，在单一芯片上集成更多的资源已经成为片上系统（SOC）设计的重要挑战。在当前的高性能SOC设计中，已经可以包含多个处理器、存储器、模拟电路、数模混合电路等不同的IP单元。当SOC变得越来越复杂时，芯片的速度、功耗、面积、总线交换的效率等成为高性能SOC设计面临的最大问题。尤其是总线架构的系统结构大大的限制了SOC多个核之间高效的数据通信。其主要表现在三个方面：（1）扩展性差；（2）线通信效率低；（3）单一时钟同步问题。 1999年前后，一些研究机构开始使用系统的方法研究SOC通信单元，将计算机网络技术移植到芯片设计中来，提出了一种全新的集成电路体系结构NOC(Network On Chip)，从体系结构上彻底解决总线架构带来的问题。NoC具有更高的带宽，它的网络拓扑结构提供了良好的可扩展性；由于NOC所使用的通信协议层本身属于独立的资源，因此提供了支持高效率可重用设计方法学的体系结构；NoC使用全局异步局部同步(Global Asynchronous Local Synchronous,GALS)机制，每一个资源节点都工作在自己的时钟域,而不同的资源节点之间则通过OCN进行异步通讯，很好地解决了总线结构的单一时钟同步问题。然而，二维片上网络结构随着核数的增加，通信性能并不能成比例的提升，因而限制了整个系统的性能。 三维集成电路制造技术可以通过将原二维集成电路中较长的水平互联线替
多环境下硅通孔互连结构可靠性技术研究
目录 摘要........................................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1) §1.1 研究背景 (1) §1.2 TSV互连结构可靠性研究面临的挑战 (2) §1.3 国内外研究现状 (2) §1.4 目前TSV可靠性研究存在问题归纳及研究意义 (6) §1.5 本文的研究内容及创新点 (7) 第二章基本理论与研究方法介绍 (9) §2.1 有限元分析方法介绍 (9) §2.1.1 有限元分析的基本理论方法 (9) §2.1.2 ANSYS有限元分析仿真软件简介 (9) §2.2 振动分析基本理论 (11) §2.2.1 模态分析基本理论 (11) §2.2.2 随机振动分析概述 (12) §2.3 热力学理论 (13) §2.3.1 热传导的基本原理 (13) §2.3.2 热应力基本原理 (14) §2.4 正交试验设计方法 (15) §2.5 本章小结 (16) 第三章随机振动条件下TSV互连结构可靠性研究 (17) §3.1 硅通孔互连结构有限元模型的建立 (17) §3.1.1 硅通孔互连结构尺寸参数 (17) §3.1.2 硅通孔互连结构材料参数 (18) §3.1.3 单元类型的选择 (18) §3.1.4 硅通孔互连结构三维有限元模型 (19) §3.2 TSV互连结构随机振动分析 (19) §3.2.1 模态分析 (20) §3.2.2 随机振动分析激励 (21) §3.2.3 TSV互连结构随机振动分析结果 (22) §3.3 随机振动条件下TSV互连结构单因子分析 (24) §3.3.1 TSV高度对TSV互连结构随机振动可靠性的影响 (24) §3.3.2 两种微凸点材料TSV互连结构可靠性对比分析 (26) §3.3.3 不同焊料对TSV互连结构随机振动可靠性的影响 (27) §3.4 本章小结 (29) 第四章随机振动条件下TSV互连结构多参数多目标优化设计 (31) §4.1 基于正交试验设计方法的硅通孔互连结构可靠性分析 (31) §4.1.1 TSV互连结构参数组合正交试验设计 (31) §4.1.2 TSV互连结构随机振动应力方差分析 (32) §4.2 基于正交设计和灰色关联的TSV互连结构多因素多目标优化设计 (34) §4.2.1 TSV互连结构正交优化设计的局限 (34) §4.2.2 灰色关联分析过程 (35)
国内外有机硅行业市场现状与发展趋势(精)
应用市场硅油及其二次加工制品 硅橡胶 硅树脂 十字头涂料、涂色加工的滚筒、运动服防滑 半导体元件节点涂料、电子元件保护用灌封料及涂料、电气粘 结密封、光导纤维涂层、电 绝缘、导电橡胶等 幕墙接缝密封、窗户玻璃密封、双层玻璃接缝密封、建筑物防水涂层等 各种粘结密封、耐热候耐腐蚀等垫圈垫片、制模材料等油封、衬垫、 O 型环、点火线、 火花塞保护罩、消声器衬里等 柔软整理剂、疏水剂、缝纫线润滑、 纤维滑爽剂、织机润滑、染色及乳胶配合消泡剂等 变压器油、电容器油、泡沫材料的均泡剂、仪器防湿、绝缘子防污、接点润滑等、电线芯线处理、配电盘防湿及绝缘 泡沫材料均泡剂、隔热材料疏水处理、乳胶配合消泡、沥青消泡、瓷砖疏水剂等 润滑油精制消泡、机器的防潮、绝缘、防爆密封、合成树脂聚合助剂、石棉垫表面处理等
缓冲油、工作油、刹车油、仪表减震油、汽车添加剂、润滑油等 纺织工业 电子电气工业 建筑建材 化工轻工 汽车工业 玻璃十字头、层压件的加工材料 绝缘材料、疏水和防潮处理 材料、玻璃及云母等的压层加工的处理材料和胶粘剂、电阻保护涂料等耐热涂料、耐候涂料、耐化学涂料等耐热涂料、耐候涂料、耐化 学品涂料等耐油耐候涂料、憎水剂等 表 1 有机硅产品主要应用领域 力一直在不断的扩大 , 截止到 2007年底 , 生产能力已达到 319万 t (以二甲基二氯硅烷计 , 以下同。二甲基二氯硅烷经水解得到 DMC 和 D4, 通 1概述 有机硅作为一种新型的高科技材料 , 从 20世 纪 40年代初工业化生产以来 , 被广泛应用于电子、电器、航空、航天、建筑、纺织、医药、日化等领域 , 成为国民经济发展和人民生活水平提高不可或缺的新材料。
全球有机硅发展的四个阶段及有机硅产业链现状分析
全球有机硅发展的四个阶段及有机硅产业链现状分析
内容目录 一、有机硅是现代工业体系中重要的组成部分 (4) 1.1有机硅是一种性能优异的高分子材料 (4) 1.2 全球有机硅行业的发展概况 (5) 1.3 国内有机硅发展情况概述 (6) 二、有机硅下游产业链品种丰富 (8) 2.1有机硅上游：金属硅波动周期滞后于有机硅，甲醇价格上涨有助推作用.8 2.2 有机硅单体和中间体：产量减少，需求端稳定增长是涨价的主要原因..14 2.3 有机硅下游：传统需求稳步增长，新兴应用有待开发 (16) 三、环保趋严，双废处理能力差导致开工率低 (20) 四、投资建议 (21) 五、风险提示 (21) 图表目录 图表1：有机硅单体及其基本结构单元 (4) 图表2：有机硅高分子性能优势 (4) 图表3：不同种类有机硅材料的应用 (5) 图表4：全球有机硅发展的四个阶段 (6) 图表5：我国有机硅发展的四个阶段 (7) 图表6：我国有机硅人均消费水平远低于发达国家 (7) 图表7：有机硅产业链 (8) 图表8：草甘膦联产法成本拆分 (9) 图表9：甲醇+盐酸合成法成本拆分 (9) 图表10：国内外有机硅单体工艺比较 (9) 图表11：我国有机硅消耗原材料占工业硅总消费的24% (9) 图表12：2016年我国硅产量占全球三分之二 (10) 图表13：我国硅消耗量约占全球五分之二（万吨） (10) 图表14：近些年国内硅工业开工率低于50% (10) 图表15：2012年后金属硅价格在1.1-1.4万区间浮动 (10) 图表16：国内金属硅需求增长较快 (11) 图表17：国内金属硅出口占比超过30% (11) 图表18：煤制甲醇是国内甲醇主要生产线路 (11) 图表19：甲醇价格主要受煤价影响 (11) 图表20：甲醇行业开工率在50%左右 (12) 图表21：我国甲醇进口依存度高 (12) 图表22：国外甲醇下游应用氯甲烷只占2% (12) 图表23：国内甲醇下游应用烯烃占比较高 (12) 图表24：2016年甲醇表观需求量同比超过15%。 (13)
硅通孔_TSV_转接板微组装技术研究进展_刘晓阳
- 1 - 硅通孔（TSV ）转接板微组装技术研究进展* 刘晓阳1，刘海燕2，于大全3，吴小龙1，陈文录1 （1. 江南计算技术研究所，江苏 无锡 214083； 2. 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，江苏 无锡 214135； 3. 中国科学院微电子研究所，北京 100029） 摘 要：以硅通孔（TSV ）为核心的三维集成技术是半导体工业界近几年的研发热点，特别是2.5D TSV 转接板技术的出现，为实现低成本小尺寸芯片系统封装替代高成本系统芯片（SoC ）提供了解决方案。转接板作为中介层，实现芯片和芯片、芯片与基板之间的三维互连，降低了系统芯片制作成本和功耗。在基于TSV 转接板的三维封装结构中，新型封装结构及封装材料的引入，大尺寸、高功率芯片和小尺寸、细节距微凸点的应用，都为转接板的微组装工艺及其可靠性带来了巨大挑战。综述了TSV 转接板微组装的研究现状，及在转接板翘曲、芯片与转接板的精确对准、微组装相关材料、工艺选择等方面面临的关键问题和研究进展。 关键词：硅通孔（TSV ）；转接板；微组装技术；基板；2.5D/3D 集成 中图分类号：TN305.94 文献标识码：A 文章编号：1681-1070（2015）08-0001-08 Development of Micropackage Technology for Through Silicon Via (TSV) Interposer LIU Xiaoyang 1, LIU Haiyan 2, YU Daquan 3, WU Xiaolong 1, CHEN Wenlu 1（1. Jiangnan Institute of Computing Technology , Wuxi 214083, China ;2. National Center for Advanced Packaging , Wuxi 214135, China ; 3. Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100029, China ） Abstract: In recent years, 3D integration technology with the key technology of through silicon via (TSV) has been a research and development hotspot of semiconductor industry. Especially, 2.5D TSV interposer technology has been provided a solution for substituting low cost small size die system package for high cost system on chip (SOC). As the medilayer, interposer achieves 3D interconnection between die to die and die to substrate, and has reduced the cost of system on chip and power consumption. In the structure of 3D package based on TSV interposer, there have been very huge challenges for micropackage technology and reliability of interposer, with new type package structures and materials introduced, and with large size high power die and small size fine pitch microbumps applied. In the paper, the currently research of TSV interposer micropackage was summarized, including the key questions and development of warpage of interposer, pinpoint between die and interposer, materials of micropackage, and technics choice, etc. Key words: through Silicon via (TSV); interposer; micropackage; substrate; 2.5D/3D integration 收稿日期：2015-5-4 *基金项目：国家科技重大专项（2011ZX02709-2）；国家自然科学基金（61176098） DOI:10.16257/https://www.sodocs.net/doc/b714746790.html,ki.1681-1070.2015.0080