隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能終端、工業(yè)智能化的興起,電子器件高密度集成、多功能化和低功耗的需求變得更加迫切。而近年來,芯片在平面上的尺寸縮小變得非常困難,三維封裝集成為解決上述難題提供了一種新的技術(shù)路線,而基于TSV硅轉(zhuǎn)接板的三維堆疊封裝是一種公認(rèn)的可行性較高的技術(shù)方案。TSV硅轉(zhuǎn)接板可承載并連接多個(gè)同質(zhì)或異質(zhì)芯片,實(shí)現(xiàn)同類芯片的擴(kuò)容或多種功能芯片的高密度集成。盡管硅轉(zhuǎn)接板技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì),但截至目前的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣情況并不順利,制造工藝流程復(fù)雜、關(guān)鍵工藝不夠成熟和制造成本高等不利因素可能等是制約轉(zhuǎn)接板廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。為了解決上述問題,本論文提出了一種工藝流程深度簡(jiǎn)化的高性能硅轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與集成制造方法,并結(jié)合存儲(chǔ)擴(kuò)容封裝轉(zhuǎn)接板的應(yīng)用需求,完成了新型轉(zhuǎn)接板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝流程設(shè)計(jì)、單元技術(shù)開發(fā)、工藝整合、樣品研制和性能測(cè)試,以及轉(zhuǎn)接板熱性能改良,主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新成果如下:首先,在系統(tǒng)總結(jié)轉(zhuǎn)接板技術(shù)國內(nèi)外最新進(jìn)展的基礎(chǔ)上,結(jié)合存儲(chǔ)擴(kuò)容轉(zhuǎn)接板的技術(shù)要求,提出了一種大面積、高性能硅轉(zhuǎn)接板整體設(shè)計(jì)方案,并采用有限元仿真,分析了一些常用設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)接板性能的影響,研究了相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)接板熱-機(jī)械性能影... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

Yole公司提出的先進(jìn)封裝發(fā)展路線圖[7]

第一章緒論-2-TSV三維封裝是通過TSV實(shí)現(xiàn)垂直方向多芯片互連的一種封裝技術(shù)，具有互連線短、集成密度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，是最有望實(shí)現(xiàn)“超越摩爾”（MorethanMoore）戰(zhàn)略的封裝解決方案，也是先進(jìn)封裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[1-3,10,11]。如圖1.2所示，在傳統(tǒng)的二維封裝中，裸片與裸片之間的連接路徑要經(jīng)過打線鍵合、導(dǎo)線架甚至PCB布線等，距離很長，而在TSV三維封裝中，裸片之間的連接只要通過上下層的TSV或轉(zhuǎn)接板上的再布線層（RDL，RedistributionLayer）就能實(shí)現(xiàn)。TSV三維封裝突破了平面集成的限制，顯著的縮短了互連長度，進(jìn)而降低了互連線上損失的功耗，降低了信號(hào)的RC延時(shí)，能大幅提高芯片的集成度和性能。圖1.2傳統(tǒng)封裝與TSV三維封裝結(jié)構(gòu)對(duì)比圖。Fig.1.2ComparisonofthestructurebetweentraditionalpackagingandTSV3Dpackaging.雖然TSV技術(shù)近年來才成為研究的熱點(diǎn)，但是硅通孔概念的雛形在1956年就已經(jīng)出現(xiàn)。晶體管的發(fā)明者之一WilliamShockley在專利中[12]提到了在晶圓上制作深通孔（deeppits）用以使信號(hào)從晶圓的一面?zhèn)鬏數(shù)搅硪幻��！癟hroughsiliconvia”這個(gè)術(shù)語則由SergeySavastiouk在文章中最先提出[13]。第一次將TSV技術(shù)用于量產(chǎn)商業(yè)化產(chǎn)品當(dāng)中的是惠普公司，其在1976年發(fā)布的單片微波集成電路（MMIC）產(chǎn)品中首次使用了貫穿IC芯片的通孔技術(shù)來實(shí)現(xiàn)接地，但這款產(chǎn)品中的TSV并不是

上海交通大學(xué)博士論文-3-用來實(shí)現(xiàn)三維封裝。業(yè)界普遍認(rèn)為，第一個(gè)量產(chǎn)的TSV三維封裝產(chǎn)品是東芝公司2008年生產(chǎn)的圖像傳感器，該傳感器使用了芯片上的通孔將傳感芯片上的信號(hào)引出到背面的基板[13]。近年來，TSV三維封裝發(fā)展迅速，根據(jù)2018年Yole公司發(fā)布的全球先進(jìn)封裝營收預(yù)測(cè)圖[7]（圖1.3），在2017年至2023年，TSV三維封裝市場(chǎng)收入將以每年29%的復(fù)合增長率持續(xù)增長，在先進(jìn)封裝中增長率最高。TSV三維封裝的應(yīng)用也越來越廣泛，其應(yīng)用領(lǐng)域包括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，MicroelectromechanicalSystems）、CMOS圖像傳感器（CIS，CMOSImageSensor）、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列（FPGA，F(xiàn)ieldProgrammableGateArray）、高帶寬內(nèi)存（HBM，HighBandwithMemery）等，如圖1.4所示。圖1.3先進(jìn)封裝營收預(yù)測(cè)圖[7]。Fig.1.3Advancedpackagingrevenueforcast.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]硅通孔互連（TSV）封裝體的熱機(jī)械特性研究[D]. 孫云娜.上海交通大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于碳化硅晶須與嚙合微結(jié)構(gòu)的復(fù)合增強(qiáng)型聚合物基轉(zhuǎn)接板的制備與性能表征[D]. 劉艷梅.上海交通大學(xué) 2017
[2]眼圖測(cè)試在串行通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 付英華.南京大學(xué) 2016
[3]不同填料改性PI復(fù)合材料機(jī)械性能研究[D]. 靖長亮.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011



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