片级封装技术是一种新型的半导体器件封装技术

片级封装(Wafer-Level package)技术是一种新型的半导体器件封装技术。

在传统封装基础上将封装尺寸缩小到芯片尺寸,且以晶圆片的形式大批量生产,降低封装成本,实现了小型化封装。本文针对2048×1536超大面阵非制冷红外焦平面探测器片级封装的设计,开展了其片级封装总体方案设计、封装结构设计、工艺设计及关键工艺验证。

主要完成内容如下:

(1) 完成了超大面阵非制冷红外探测器片级封装总体方案设计,包括组件结构方案设计和封装工艺方案设计。组件结构设计方面,分别完成了两层晶圆片结构和三层晶圆片结构器件片级封装设计;在片级封装工艺上完成了CTW(Chip to wafer)和WTW(Wafer to wafer)封装方案设计,并进一步完成了两个方案的工艺流程设计。

(2) 对片级封装力学、光学做了仿真设计,并绘制了器件两层及三层晶圆片级封装工程图。通过力学和光学可靠性仿真分析,确定了合适的基板厚度和键合环宽度;同时对器件片级封装真空寿命做了分析计算。根据芯片结构及可靠性仿真设计结果,确定封装键合环宽度为1.5mm,上基板的厚度为0.85mm,上基板的平面封装尺寸为44.860mm×41.730mm,下基板的平面封装尺寸为46.260mm×43.130mm,并依此绘制了器件两层及三层晶圆片级封装工程图。

(3) 完成了两层晶圆CTW、WTW片级封装工艺流程和三层晶圆WTW片级封装工艺流程设计。并对关键工艺开展了工艺验证,完成了晶圆键合环金属化工艺、晶圆键合工艺等实验验证。

半导体器件封装技术分以下几种：

半导体器件有许多封装形式，按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装三类。

从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进。总体说来，半导体封装经历了三次重大革新：第一次是在20世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，它极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在20世纪90年代球型矩阵封装的出现，满足了市场对高引脚的需求，改善了半导体器件的性能；芯片级封装、系统封装等是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装面积减到最小。

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