芯片互连技术 - 芯片上互连（on-die interconnect）是传统芯片内部信号传输的主要方式 大多数芯片封装仅包含单颗裸片 信号通过裸片焊盘引至封装引脚再焊接到PCB [2] - 先进封装技术推动封装内多元件互连需求 部分信号需在封装内部完成连接 不再全部引出到外部引脚 [2] - 封装内部连接分为键合（bonds）和互连结构两类 键合直接连接裸片或基板 互连结构则作为线缆替代方案 [2] 键合技术分类 - 引线键合（wire bonding）使用细导线连接焊盘 适用于小尺寸裸片 至今仍广泛应用 [6] - C4焊球键合包括凸点（bumps）和柱体（pillars） 适用于大尺寸裸片连接 焊球用于封装-PCB连接 凸点用于裸片-基板连接 微凸点用于裸片堆叠 [6] - 混合键合（hybrid bonding）直接对接焊盘 无需中间材料 支持极窄间距 近年因高密度需求受关注 [6] 引线键合工艺细节 - 超声键合通过超声波和压力清洁焊盘表面 热压键合采用高温替代超声波 热超声键合结合热力与超声波 [11] - 楔形键合采用铝导线 具有方向性要求 需确保受力方向与键合方向一致 [12] - 球形键合使用金线形成焊球 无方向性限制 可堆叠多个焊球提高连接高度 [17][19] C4键合与倒装芯片 - C4键合通过焊球直接连接晶圆焊盘 采用翻转芯片（flip-chip）工艺 焊球经回流焊熔化实现稳固连接 [21][24] - 倒装芯片工艺中 焊球尺寸分层级：外部BGA焊球直径250-800μm 内部裸片-基板凸点50-100μm 3D堆叠微凸点约30μm [24] - 底部填充材料（underfill）用于缓解热膨胀系数不匹配 增强机械稳定性并改善散热 [25] 热压键合与柱状互连 - 热压键合（TCB）逐片施加热力与压力 精度高于回流焊 用于HBM内存堆叠等高端应用 [28] - 柱状互连（pillars）提供高度与直径独立控制 支持不同支撑高度需求 工艺与凸点类似但增加铜柱步骤 [30][34] 先进封装技术 - 晶圆级芯片封装（WLCSP）通过重布线层（RDL）直接连接焊盘与PCB焊球 采用聚酰亚胺等有机介电材料 [35][37] - 混合键合需CMP抛光使铜低于氧化层5nm 经氮等离子体活化增强亲水性 低温退火实现铜扩展键合 [38][39] - 晶圆对晶圆键合受良率限制 集体芯粒键合或单芯粒对准为替代方案 目前应用于闪存和图像传感器 [42][43] 互连尺寸对比 - 引线键合焊盘直径25-50μm 间距50-100μm 混合键合直径0.3μm 间距0.4-1μm 显示技术向微缩化发展 [45] 封装内信号分布结构 - 基板采用叠加工艺构建 类似HDI PCB 含电源层与地层用于噪声屏蔽 通孔类型包括微孔/盲孔/埋孔 [47][50][52] - 中介层（interposer）实现高密度芯粒互连 无源硅中介层采用65/45nm工艺 支持TSV垂直连接 [58][63] - 硅桥（bridges）替代全硅中介层 仅局部嵌入有机基板 英特尔EMIB技术为典型代表 [73][75] 材料选择 - 基板介电材料包括FR-4环氧树脂和BT树脂 ABF膜用于高性能信号传输 具低CTE特性 [51][53] - 玻璃中介层探索TGVs通孔技术 有机中介层采用硅设备制造 成本低于硅中介层 [68][69] - 有源中介层可集成电源管理等电路 但增加FEoL工艺和测试复杂度 尚未量产 [70][72]