征求意見稿-高密度異構集成芯片封裝技術規(guī)范

1T/UNPXXXX—2025高密度異構集成芯片封裝技術規(guī)范本文件規(guī)定了高密度異構集成芯片封裝的總體要求、封裝準備、高密度異構集成、封裝成型、質量驗收、標志、標簽和包裝、檔案管理。本文件適用于高密度異構集成芯片的封裝。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標志GB/T2423.1電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫GB/T2423.2電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B：高溫GB/T2423.3環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗GB/T2423.5環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ea和導則：沖擊GB/T2423.22環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化GB/T28030接地導通電阻測試儀GB/T30552電纜導體用鋁合金線GB/T36356功率半導體發(fā)光二極管芯片技術規(guī)范JB/T6148邵氏硬度計JB/T11271接觸（觸針）式表面輪廓測量儀3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1芯片die由半導體晶圓分割而成，它可由分立器件或集成電路組成。[來源：GB/T35010.1—2018，3.1.1]3.2晶圓wafer集成電路制作所用的硅晶片。[來源：GB/T41213—2021，3.1]3.3封裝package為一個或多個半導體芯片膜元件或其他元件提供電連接并提供機械和環(huán)境保護的包封件。[來源：GB/T35010.1—2018，3.2.7]3.4硅通孔throughsiliconvia；TSV通過在芯片之間或晶圓之間制作垂直貫穿襯底的金屬化孔，實現(xiàn)金屬互連的技術。[來源：GB/T35010.1—2018，3.3.14]4總體要求4.1設備要求2T/UNPXXXX—20254.1.1表面輪廓儀應符合JB/T11271的規(guī)定。4.1.2電阻測試儀應符合GB/T28030的規(guī)定。4.1.3邵氏硬度計應符合JB/T6148的規(guī)定。4.2零部件要求4.2.1芯片芯片應符合GB/T36356的規(guī)定。4.2.2封裝基板封裝基板厚度應置于0.18mm～0.24mm，其線路邦定寬應≥0.025mm，邦定距應≥0.02mm，表面粗糙度應≤0.7μm。4.3材料要求4.3.1焊球焊球純度應≥99.99%，其直徑應置于0.04mm～0.06mm。4.3.2金線金線應符合GB/T30552的規(guī)定。5封裝準備5.1晶圓研磨將晶圓按以下步驟進行研磨：a)在晶圓正面粘貼保護紫外線藍膜膠帶；b)將晶圓安置在帶有保護膠帶的晶圓貼片上；c)研磨晶圓，直至厚度達到20μm；d)照射紫外線，降低膠帶的粘合力；e)剝離膠帶，確保膠帶無殘留物留在晶圓表面；f)將晶圓切割一半，分離出芯片。5.2芯片清洗芯片按以下步驟進行清洗：a)將取出的芯片置于由去離子水與專用清洗劑按10:1比例精心調配而成的清洗液中浸泡15min；b)浸泡完成后，將芯片轉移至超聲波清洗設備中；c)設定超聲波頻率為40kHz，清洗時間為10min；d)清洗完成后，使用高純度氮氣進行吹干；e)采用光學顯微鏡和表面輪廓儀等設備將清洗吹干后的芯片進行表面潔凈度檢測，其表面污染物殘留量應≤0.1ng/cm2,表面粗糙度應≤0.5nm，測試不合格的芯片不應進入下一工序。5.3基板清洗基板按以下步驟進行清洗：a)使用去離子水對基板進行沖洗，沖洗時間為5min，水流速度控制在3L/min；a)清洗完成后，使用高純度氮氣進行吹干；b)采用電阻測試儀對吹干后的基板進行電阻測試，其表面絕緣電阻應＞1000MΩ,測試不合格的基板不應進入下一工序。6高密度異構集成6.1鍵合機互連3T/UNPXXXX—2025將芯片按以下步驟進行鍵合機互連：a)鍵合前，將清洗后的芯片放入鍵合機，并讓金線纏繞焊球。利用鍵合機的高精度視覺系統(tǒng)，通過被纏繞后的焊球，將芯片凸點與基板焊盤對準鍵合，對準精度達到±1μm；b)鍵合過程中，采用熱壓鍵合工藝，控制鍵合溫度在250℃~300℃,鍵合壓力在5N～10N，鍵合時間為5s～10s；c)鍵合后，使用電阻測試儀檢測芯片與基板之間的接觸電阻，確保接觸電阻控制在1mΩ以下，采用拉力測試設備測試鍵合點的拉力強度，拉力強度應達到5N以上；d)將結果記錄存檔，對不合格產(chǎn)品進行分析和改進。6.2TSV互連將芯片按以下步驟進行TSV互連：a)使用深反應離子刻蝕（DRIE，DeepreactivelonEtching）技術在芯片上刻蝕出直徑為10μm的硅通孔，刻蝕速率控制在2μm/min。在刻蝕過程中，刻蝕氣體流量控制在20scc/min，射頻功率設定為100W；b)采用化學氣相沉積技術（CVD，ChemicalVaporDeposition）進行絕緣層沉積，沉積的二氧化硅絕緣層厚度為1μm。在沉積過程中，沉積溫度控制在400℃,氣體流量控制在30scc/mc)使用電鍍工藝填充銅金屬，銅層厚度達到5μm。在電鍍過程中，電鍍液中硫酸銅濃度控制在150g/L，電流密度設定為2A/dm2，電阻控制在0.5mΩ以下；d)填充完成后，采用掃描電子顯微鏡觀察TSV的填充情況和界面質量，使用四探針測試儀檢測TSV的電阻值；e)將結果記錄存檔，對不合格產(chǎn)品進行修復或重新制作。7封裝成型7.1注塑成型按以下步驟進行注塑成型操作：a)將完成芯片互連的組件放入模具中；b)注塑成型前，對模具進行預熱處理，預熱溫度控制在120℃;c)注入環(huán)氧樹脂液態(tài)封裝材料，注塑壓力控制在10MPa～20MPa，注塑溫度為180℃,注塑時間置于30s～60s；d)注塑完成后，應確保封裝材料填充均勻，無氣泡、缺料等缺陷；e)將結果記錄存檔，對不合格產(chǎn)品進行分析和改進。7.2固化成型按以下步驟進行固化成型操作：a)將注塑后的芯片置于固化爐中，固化溫度設定為150℃,固化時間為120min。在固化過程中，固化爐內的溫度均勻性控制在±3℃以內；b)固化完成后，使用邵氏硬度計檢測封裝材料的硬度，硬度應達到邵氏D80；c)采用熱重分析儀測試封裝材料的熱穩(wěn)定性，在250℃以下重量損失應控制在1%以內；d)對合格封裝體進行標識，進入下一工序；對不合格產(chǎn)品進行分類處理，分析原因并采取相應的改進措施。8質量驗收8.1外觀檢驗采用目視法檢驗封裝體表面應清潔無塵，無破損、缺角、劃痕、毛邊等缺陷。8.2可靠性測試8.2.1高溫存儲試驗4T/UNPXXXX—2025將封裝體放置在1000℃環(huán)境中，保持2000h，按GB/T2423.2的規(guī)定進行高溫試驗，試驗后封裝體應無變形、變色、有裂紋或發(fā)生故障。8.2.2低溫儲存試驗將封裝體放置在-65℃環(huán)境中，保持100h，按GB/T2423.1的規(guī)定進行低溫試驗，試驗后封裝體應無變形、變色、有裂紋或發(fā)生故障。8.2.3溫度循環(huán)試驗將封裝體置于-55℃至125℃的高低溫交替環(huán)境中循環(huán)1000次，按GB/T2423.22的規(guī)定進行溫度循環(huán)試驗，試驗后封裝體應無變形、變色、裂紋或發(fā)生故障。8.2.4濕度試驗將封裝體置于溫度40℃、濕度85%RH的環(huán)境中持續(xù)12h，按GB/T2423.3的規(guī)定進行抗潮濕試驗，試驗后封裝體應無變形、變色、裂紋或發(fā)生故障。8.2.5機械沖擊試驗將封裝體按GB/T2423.5的規(guī)定，以100m/s2的沖擊加速度、11ms的沖擊持續(xù)時間進行3次機械沖擊試驗，試驗后封裝體應無變形、裂紋或發(fā)生故障。9標志、標簽和包裝9.1標志、標簽9.1.1產(chǎn)品標簽內容包括但不限于：a)制造廠商標、名稱、地址；b)產(chǎn)品名稱和型號；c)執(zhí)行標準號；d)合格標識；e)出廠日期和出廠編號。9.1.2包裝箱上的包裝儲運圖示標志應按GB/T191的規(guī)定選擇使用。9.2包裝產(chǎn)品包裝應保證產(chǎn)品不受損傷，且包裝材料應防靜電、防潮、防雨、防塵、防擠壓，不易發(fā)生損壞、氧化及降低性能等情況。10檔案管理在執(zhí)行第5章、第6章、第7章、第8章所規(guī)定的各個階段的操作過程中，應將以下內容進行記錄并保存為檔案資料：a)執(zhí)行各個階段程序指示的人員姓名；b)時間；c)地點；d)執(zhí)行的具體操作內容；e)操作的結果或觀察到的現(xiàn)象；f)質