來源：電子與封裝

摘 要

隨著異構集成模塊功能和特征尺寸的不斷增加，三維集成技術應運而生。凸點之間的互連 是實現芯片三維疊層的關鍵，制備出高可靠性的微凸點對微電子封裝技術的進一步發展具有重要意 義。整理歸納了先進封裝中的凸點技術，包括凸點的制備方法與材料、微觀組織與力學性能、電性 能與可靠性、仿真在凸點中的應用，為后續凸點研究提供參考。最后，對凸點技術進行了展望，凸 點工藝將繼續向著微型化、小節距、無鉛化和高可靠性方向發展。

1 引言

近年來，隨著半導體技術的迅速發展，工藝制程 的節點已逐步接近原子尺寸級別，先進封裝逐漸成為 延續摩爾定律的主要方式。從行業發展趨勢看，封裝 正在向著小型化、輕質量、更多I/O數、高性能、高速 度、高頻率、高集成化的方向發展。倒裝（FC）焊接技 術應運而生，在某些高要求應用中逐漸取代傳統的引 線鍵合技術，以減小封裝體積，提升封裝密度，縮短互連長度，從而減小寄生電容，提升傳輸速度。

倒裝焊接技術作為一種先進封裝技術，其發展離不開焊點技 術的革新。倒裝焊接技術的精度要求進一步提升了凸點（尤 其是微型凸點）制備的復雜性。微小的凸點間距和高 度增加了填充工藝的難度。同時，多應力作用下的凸 點極易產生諸如界面空洞、金屬間化合物（IMC）擴展 等缺陷，加速芯片失效的過程。因此，在后摩爾時 代，針對凸點小型化、材料選擇、可靠性等問題，需要建 立合理的評判機制。本文主要介紹先進封裝中凸點 技術的研究進展，并結合應用端，展望凸點技術的發 展趨勢。

2凸點的制備方法與材料

凸點按照制備方法可以分為蒸發沉積、絲網印 刷、植球、電鍍、噴射、化鍍等。

凸點最早使用的制備方法為蒸發沉積法，由IBM公司研發并用于芯片FC鍵合，并隨著可控坍塌芯 片連接（C4）技術而流行起來。該凸點材質最初選用 銅，后逐步轉變為錫鉛焊料凸點，被IBM及其他公司 持續使用了幾十年，并一直保持高可靠性記錄。倒裝 焊料凸點和銅柱凸點的結構如圖1所示。由于鉛及其 化合物均有很大毒性，對人體健康和環境有不良影 響，我國出臺了《電子信息產品污染控制管理辦法》以 限制鉛及含鉛物質的使用。由于成本以及良率、節距 的問題，8英寸晶圓是蒸發沉積技術的終點。

絲網印刷技術由印制電路板產業引進到晶圓級 封裝技術中，采用絲網印刷法制備凸點的優點是工 藝簡單、操作方便、成本低，缺點是用此種方法制備的 凸點節距較大，無法制備較小節距凸點是因為回流前 后焊膏的體積變化很大，需要足夠大的空間。

采用電鍍法制備凸點，具有工藝簡單、易于量產、 一致性好、線寬/線距小等優點，其被廣泛應用于半導體封裝領域。該方法的缺點是工序相對復雜，改變 焊料合金的成分相對較難，需要通過對電鍍液中各組 成成分的含量進行控制，且在凸點存在狀態下進行種子層刻蝕。

焊料噴射是連續的無掩模焊料沉積技術，用噴頭 將液態焊料噴射至晶圓上。此技術可以實現較高的噴 射頻率，但對整個工藝的控制較為困難。

由于不需要采用光刻和濺射等工序，化鍍工藝的 成本較低，可以直接對露出鋁焊盤的晶圓進行濕法處 理，從而吸引了研究者的關注。德國的IZM工藝是先 對晶圓背面掩模，然后進行正面鈍化層的清洗，通過 鋁焊盤的活化、浸鋅、化鎳、浸金、清洗等制備出磷鎳凸 點，其厚度為5μm，表面防氧化層金的厚度為50~ 80 nm。不同凸點制備方法如表1所示。

中國電子科技集團公司第二十四研究所采用德國電鍍技術有限公司的MOT機臺和某進口電鍍 液 ， 電 鍍 制 備 出 以Cu為 凸 塊 下 金 屬 （UBM）的Sn3.5Ag二元合金焊料凸點，如圖2所示。通過對陽極 板位置的調節、藥液中Sn離子和Ag離子濃度比值的 調節、電鍍液的定期監控等措施將凸點的成分控制在Sn、Ag的質量比為96.5∶3.5。

YU等的研究將 Sn/Ag/Cu 三元無鉛焊料作為含 鉛焊料的潛在替代品，并對 Sn/2.5Ag/0.7Cu、Sn/3.5Ag/ 0.7Cu、Sn/3.5Ag/0.7Cu/0.1RE 和 Sn/3.5Ag/0.7Cu/0.25RE 的微觀結構和力學性能進行了研究。當 Sn/2.5Ag/ 0.7Cu 和 Sn/3.5Ag/0.7Cu 中形成粗大的 β-Sn 晶粒時， Sn/3.5Ag/0.7Cu 合金中出現塊狀的 Ag、Sn。通過摻雜 微量稀土元素 Ce 使得粗大的 Cu6Sn5 和 Ag3Sn 晶粒得 以細化，這主要是由于稀土元素 Ce 起到了釘扎作用， 抑制了晶粒的生長。由于顯微組織精細均勻，提高了 拉伸強度和伸長率，稀土元素的加入可以作為開發新 型無鉛焊料的有效途徑。

WEI等介紹了銅柱凸點技術的進展，對比了銅 柱焊料凸點（CPB）和C4凸點的性能，列舉了各大廠 的代表銅柱凸點，介紹了銅柱凸點的制造工藝、應用 場景、可靠性、倒裝問題和可以生產的封裝廠，以及未 來的發展趨勢。微互連的銅柱凸點如圖3所示。CPB工藝以其更小的凸點節距（＜50μm），更優良的電學 性能、熱學性能和機械性能，能夠滿足未來高I/O密 度、優良電熱性能的封裝需求。

呂鏢等研究了陰極移動對在不同電流密度下制 備的鎳層表面形貌、粗糙度、孔隙率、組織結構以及纖 維硬度等性能的影響。研究發現，當電流密度較大時， 陰極移動可以改善濃度極化導致的鍍層質量劣化，降 低孔隙率和殘余應力，但對晶向沒有影響。

相較于其他凸點制備方法，電鍍法具有易于批量 生產、一致性好，以及可以制備絕大部分凸點等優點， 因此被廣泛應用于集成電路的封裝領域。研究者們也 會針對凸點材料將常用凸點分為含鉛凸點及無鉛凸 點。由于鉛的毒性，無鉛電子組裝已成為不可扭轉的 趨勢。目前已經明確用來取代Sn/Pb合金的無鉛焊料 是以Sn為基體的二元、三元甚至更多元的合金焊料。

3微觀組織與力學性能

凸點的成分、結構及其形成的微觀組織決定了其 力學性能，國內外學者進行了大量的相關研究，以期 構建凸點的微觀組織與力學性能之間的聯系，從而獲 得符合使用要求的凸點結構，并取得了大量的成果。

李福泉等采用熔融法熔滴SnPb焊料，其在CuNiAu焊盤上所形成的組織為Au/Sn IMC，Au/Sn凸 點的整體形貌如圖4所示。隨后的再回流過程中，Au/Sn IMC遷移至焊料基體內部，裸露出的Ni層與Sn生成Ni3Sn4。隨著老化過程的進行，AuSn4重新沉積 于界面，并形成（AuxNi1-x）Sn4，在該層之上有富鉛相產 生。Au/Sn IMC的反應及其分布對焊料與焊盤間的力 學性能影響很大。

通過熔融共晶SnPb和熱退火Ni的反應潤濕，在Ni上形成Ni3Sn4晶粒，并使用同步X射線衍射分析發現Ni3Sn4和Ni之間存在2種擇優取向關系。

凸點的成分也會對界面反應的動力學過程造成影 響。LAURILA等研究了SnPbAg、SnAg和SnAgCu凸點焊料與印制板上Ni/Au表面進行光刻的界面反 應，特別是AuSn IMC的再沉積，發現SnPbAg/Ni/Au和SnAg/Ni/Au體系在焊接過程中形成的第一相為Ni3Sn4。在隨后的固相退火過程中，2個體系都出現了AuSn4、(Au, Ni)Sn4相的再沉淀，可用局部平衡的概念 和相應的三元相圖解釋這一現象。結果表明，Ni可以 驅動(Au, Ni)Sn4發生再沉淀。當焊料中含有一定的Cu時，首先形成的IMC為(Cu, Ni, Au)6Sn5，未發現AuSn4的再沉積，在富Sn焊料體系中加入少量Cu就 完全改變了互連系統的行為。

LABIE等研究報道了倒裝芯片尺寸凸點的Cu/Sn和Ni/Sn固態擴散，在直徑為40μm的鍵合墊 倒裝凸點上測量了Cu/Sn和Ni/Sn的IMC互擴散系 數和活化能，描述了金屬反應的形貌。在Ni/Sn體系 中，少量的Cu對Ni的消耗有一定影響，而大量的Cu則會導致金屬間界面的極端扇貝化。

回流焊的條件會改變凸點的微觀形貌，從而影響 其可靠性。林小芹等用電鍍法制備了以Cu為UBM的尺寸小于100μm的Sn3Ag凸點，圖5為Sn3Ag凸 點的SEM照片。芯片內凸點高度的一致性為1.4%，4英寸片間的凸點高度一致性約為3.57%；研究了Cu焊 盤與焊料SnAg在不同回流次數下界面反應及孔洞形 成的機理，預測了對凸點連接可靠性的影響。研究結 果表明，焊料與Cu6Sn5界面中孔洞的產生主要是相變 體積收縮所致。凸點的剪切強度隨著回流次數的增多 而增大，Cu6Sn5/Cu界面隨服役而不斷產生的孔洞對凸 點的長期可靠性會產生不利影響。

GORLICH等研究了固態Ni和液態Sn之間的 焊接。研究發現，只有在工藝的早期階段，IMC晶粒的 生長隨時間呈線性變化。之后，IMC晶粒的生長速度 逐漸下降。值得注意的是出現了速率常數不同的2個體系。用最新的助焊劑驅動理論討論了所觀察到 的生長速度變化，但是這個理論僅針對4 min內的 短回流過程有效。使用透射電鏡觀察到扇貝狀微結 構，在Ni/Ni3Sn4界面新晶粒永久成核，海綿狀等軸 晶粒隨后形成。晶界潤濕只出現在反應區的一定范圍內。

凸點的微觀形貌也會影響其剪切強度。TIAN等對含有限晶粒數的回流失效凸點進行了動態剪切測 試，研究了SAC305/Cu凸點的變形和斷裂行為。使用 偏振光顯微鏡（PLM）和電子束背散射（EBSD）技術分 析了晶粒的形貌和分布，利用SEM觀察了凸點組織 和IMC對凸點斷裂行為的影響，焊錫接點和IMC微 結構如圖6所示。實驗結果表明，在Sn3.0Ag0.5Cu焊 料中，IMC（Cu6Sn5和Ag3Sn）的形貌和分布是導致焊 料尺寸效應的主要原因。隨著凸點尺寸的增大，回流 和失效焊接頭的剪切強度降低。分散在小凸點中的納 米顆粒狀Ag3Sn對凸點的力學性能有強化作用。樹枝 狀和羽毛狀的Ag3Sn使大尺寸的凸點變脆。在動態剪 切測試中，小凸點出現了明顯的塑性變形，并發生了 動態回復和再結晶。斷裂發生在大部分焊料中，而脆 性斷裂發生在大凸點中，斷裂位置靠近焊料表面。裂 紋以穿晶斷裂的方式擴展。老化后，所有的凸點均發 生動態回復和再結晶。大凸點的塑性增強，在動態測 試過程中發生穿晶斷裂和沿晶斷裂。

CHUANG等對Ni和Sn反應的空洞消除進行 了研究，以揭示空間限制對Ni/Sn和Ni/SnAg反應的 影響。結果表明，空間限制導致Ni/Sn/Ni夾層中心附 近形成了空洞，其根本原因是反應產生的體積收縮不 能通過夾層垂直厚度的減小而完全消散。在Ni3Sn4相 反方向生長的晶粒互相撞擊，有效地阻止了夾層垂直厚度的減小。第一次增加質量分數為2.4 %的Ag時有 效地消除了這些空洞，說明加入Ag可以顯著地抑制Ni/Sn空洞的產生，有人認為這是Ag原子的析出擴散 造成的。

CHUANG等提出了在三維集成電路封裝中由 空間引起界面反應的幾個關鍵問題。包括IMC晶粒的 碰撞產生結構缺陷，焊料濃度消耗導致雜質濃度上 升，焊料尺寸變小導致薄膜層對UBM和表面光潔度 的影響越來越大等，并討論了這些問題的含義和解決方案。

凸點的尺寸也會改變IMC的生長情況。HUANG等 報道了在Ni/SnAg/Cu焊料微凸點中的新發現，IMC的生長速率在很大程度上取決于焊料厚度。在Ni/SnAg（厚度為40μm）/Cu結構中，化合物在Ni側 的生長速度比在Cu側快。由于焊料中Cu和Ni濃度 的梯度變化，當焊料厚度小于20μm時，IMC的生長情況相反。

LIANG等研究了焊料厚度分別為4μm和12μm時，Ni/Sn2.3Ag/Ni微凸點的三明治結構在260℃下經 回流后的微結構演變。當焊料厚度為4μm的微凸點 經過1次4 min的回流處理后，Ni在UBM界面處形 成了IMC，成分為Ni3Sn4，形成的Ag3Sn IMC分散在焊 料基體中。當回流時間接近34 min時，Ni3Sn4 IMC幾 乎占據了整個界面，此時在IMC中仍有些孔洞。相比 之下，在焊料厚度為12μm的微凸點中Ni3Sn4 IMC的 生長速率要慢于焊料厚度為4μm的微凸點。

陳雷達等研究發現，由于IMC的熱膨脹系數、 彈性模量、斷裂伸長率等材料參數與基體金屬差異很 大，所以IMC越厚就越容易產生龜裂，導致凸點失效。在使用過程中由于擴散導致的柯肯達爾孔洞也會成 為裂紋的源頭。因此，IMC的形貌、厚度和結構都會影 響凸點的可靠性。微型化導致的尺寸效應對可靠性產 生了越來越重要的影響。

YU等研究了高度小于10μm時Ni/SnAg/Ni微 凸點中的Ag含量對減少孔洞的影響，系統地研究了Ag的質量分數低于8%時的最佳值。結果表明，在固 態反應中，當Ag的質量分數低于2.4 %時有孔洞產 生；當Ag的質量分數不低于3.5 %時，幾乎沒有孔洞 產生，且在鍵合條件下析出Ag3Sn。當Ag的質量分數 達到8%時，形成了部分連續的Ag3Sn層。

YANG等研究了Cu/Ni/SnAg微凸點中Sn的表 面擴散對IMC生長的影響，發現隨著凸點尺寸的降 低，表面擴散變得更加重要。該團隊采用透射電鏡 （TEM）觀察了側面的Ni3Sn（靠近4 Ni3Sn4/Ni界面）、側 壁Ni3Sn（在2 Ni阻擋層表面）和側面Cu3Sn（在銅柱表 面）對Sn原子擴散的影響；計算出了Ni3Sn4橫向生長 常數約為0.025 7μm/h1/2。基于以上實驗結果和擴散理 論，提出了微凸點中IMC的形成機理，在高密度電子 封裝中，表面擴散引起的額外IMC生長可能是引起失 效風險的潛在因素。

CAI等通過Sn層間的厚度優化、界面IMC的 生長演化和凸點尺寸效應這3個重要實驗研究Cu/Sn固態鍵合。通過對電鍍Sn表面粗糙度和預制Cu6Sn5晶粒峰的分析，確定Sn中間層的最小厚度為2μm。在 鍵合前，只有一個不穩定的Cu6Sn5相在室溫下形成， 該相的成核是一個不穩定過程。在富Cu的Cu/Sn/Cu三明治結構的鍵合和退火過程中，Sn中間層經歷了還 原、分裂和衰竭，相應的Cu6Sn5相發生了生長、合并和 轉變，最終形成了一個穩定的Cu/Cu3Sn/Cu的3層結 構。柯肯達爾孔洞出現在Cu/Cu3Sn界面處，且隨著Cu6Sn5相的減少而不斷生成。在200℃的低溫條件下，Cu/Sn鍵合中IMC的生長機制仍為晶格擴散。當Sn存在時，Cu6Sn5相的產生抑制了Cu3Sn的生長，且得到了2個略大的互擴散系數D(Cu6Sn5)=3.035×10-17m2/s，D(Cu3Sn)=7.496×10-17m2/s。隨著凸點寬度的不斷降低， 尤其是降低至60μm以下時，IMC側向生長引起的凸 點尺寸效應逐漸明顯，并對細節距Cu/Sn/Cu互連有利。

田飛飛等在CuNi焊盤上植共晶Sn63Pb37焊 球，用波峰焊焊接至化學鍍NiAu的PCB銅焊盤上， 通過SEM觀察了界面的微觀組織，采用色譜儀（EDS） 分析其微觀組織成分。結果表明，芯片側從Ni層往PCB方向，IMC依次為(Cu, Ni)3Sn、(Cu, Ni)6Sn5；PCB側從Ni往芯片方向，IMC依次為NiSnP三元化合物 和(Cu，Ni)6Sn5。由于IMC多為脆性相，容易產生微裂 紋并對凸點的力學性能、可靠性有不利影響。

LIN等人首次在高溫、高濕存儲條件下觀察到 在Cu/Ni/SnAg微凸點表面的淺層晶粒上生長出錫晶 須。氧化反應和IMC反應形成的應力差導致了晶須的 形成。均勻取向的相關孿晶減緩了Sn原子的擴散速 率，淺層表面較大體積的Ag3Sn限制了晶須晶界的遷 移，對晶須和小丘表面形貌有著重要影響。在此基礎 上，他們提出了Sn晶須和階地狀小丘的形成機理。該 研究結果對孤立Sn基凸點上的Sn晶須和小丘具有 重大意義，對3D電子封裝的可靠性具有指導意義。

目前關于力學性能與微結構的研究主要集中在 較大尺寸的凸點中，針對微型凸點的力學性能研究較少。此外，實際生產過程中的工藝條件以及凸點尺寸 的差異均會顯著影響界面IMC，從而導致凸點的力學 性能發生變化。因此，在后續研究中有必要進一步聚 焦微型凸點的微觀結構及其力學性能。

4微觀組織與電性能及可靠性

凸點的微觀組織不僅決定了其力學性能，還會對 電路的電性能及可靠性造成影響。隨著電路不斷朝著 微型化方向發展，封裝結構中的凸點尺寸越來越小， 凸點所經受的電流密度大大提高。電遷移對元素擴散 與界面反應的影響變得越來越重要。因此，在電遷移 作用下凸點中的元素擴散及界面反應已經成為微電 子封裝的研究熱點。

由于實際倒裝凸點結構為非對稱結構，在凸點的 電流入口處和出口處容易產生嚴重的電流擁擠效應 與焦耳熱效應，進而使得凸點處的電遷移現象變得十 分復雜。陳雷達在“純化條件下”研究電遷移對Cu/Sn/Cu、Cu/Sn/Ni凸點中元素擴散及界面反應的影 響，并在此基礎上更深一步地研究了電遷移對這2種 凸點的界面反應與失效機理的影響。經研究發現，對 于Cu/Sn/Cu對稱結構，在電遷移作用下，凸點界面的IMC生長呈現明顯的極性效應。陰極界面處的IMC生 長弱于陽極界面處的IMC生長。電流密度越大、溫度 越高，界面IMC的生長速率越大。

對于Cu/Sn/Ni非對稱結構，在液/固與固/固條 件下，界面IMC在電遷移過程中的生長均呈現極性效 應，液/固條件下陽極界面的生長速率比液/液條件 下高一個數量級。電子風的方向影響凸點中Cu-Ni的 交互作用，在固/固的電遷移條件下，Cu原子只有在 順電子風擴散時才能夠擴散到對面Sn/Ni界面并改變 界面IMC的類型，在逆電子風時無法擴散到對面Sn/Cu界面，對應的IMC為（Cu, Ni）6Sn5；Ni原子無論 在順/逆電子風下都無法大量擴散到Sn/Cu界面，在150℃、104A/cm2的條件下，當Ni為陰極時會大量溶 解并與Sn原子生成塊狀Ni3Sn4。在液/固的電遷移條 件下，原子擴散更快，Cu原子在順/逆電子風條件下 均能擴散到對面的Sn/Ni界面IMC；Ni原子只有在順 電子風時可以擴散到對面Sn/Cu界面，逆電子風時并 不 能 擴 散 到 對 面Sn/Cu界 面 ， 即 對 應 的IMC為Cu6Sn5。

對于Ni/Sn3Ag0.5Cu/Cu凸點而言，在電遷移作用 下凸點只存在一種失效模式，即當電子由基板（Cu）端 流向芯片（Ni）端時，電流擁擠效應導致基板端的Cu原子在電子入口處出現局部的快速溶解，并導致在陰 極界面處形成裂紋。在150℃、104A/cm2條件下電遷 移1 000 h后，陰極Cu基板基本消耗完，裂紋貫穿整 個陰極界面。在180℃、104A/cm2條件下經過143 h電 遷移后，凸點已經發生失效。當電子由芯片端流向基 板端（芯片端Ni UBM為陰極）時，陰極Ni UBM未發 生明顯溶解。無論溫度如何，電遷移都沒有引起凸點 失效。

研究結果表明，IMC界面的生長動力學符合拋物 線規律，而且電流密度越大、溫度越高，界面的生長速 率就越大。然而，目前關于凸點的電遷移研究絕大部 分都集中在固/固電遷移方面。隨著凸點尺寸的不斷 減小，通過凸點的電流密度越來越大，凸點中的電流 擁擠效應和焦耳熱效應更加明顯。凸點極易在電遷移 過程中發生熔化現象。因此，進一步研究凸點在液/固 條件下的電遷移行為對理解凸點的失效機理起著至 關重要的作用。

5仿真分析在凸點研究中的應用

隨著互連密度越來越高，凸點逐漸向著細節距、微尺寸方向發展，熱疲勞可靠性問題的影響越發突 出。為了應對這一問題，諸多學者運用有限元分析 方法、試驗設計法（DOE）開展了凸點的熱疲勞可靠性 研究，對解決實際工程難題有一定的指導意義。

王健等發明了一種以硅為基板的微波芯片倒裝 封裝結構，該結構可以解決關鍵的微波芯片背面接地 問題，并建立了三維有限元模型，在此封裝結構中進 行了金凸點的熱疲勞可靠性研究。結果表明，關鍵金 凸點的最大等效總應變分布在硅與凸點的界面處。根 據其他學者的研究結果，選取了凸點高度、直徑和共 晶焊料片厚度作為影響凸點熱疲勞可靠性的重要因 素，通過3因素3水平9組正交試驗對結構設計進行 了優化，得出3個因素的影響程度依次為共晶焊料片 厚度＞金凸點直徑＞金凸點高度，對結構設計具有指 導意義。

王健等還基于Ansys Workbench LS-DYNA軟 件，建立了包含鈍化層及凸點下金屬化結構的熱超聲 倒裝結構三維有限元模型。鍵合形成的3個階段中凸 點的運動狀態和塑性應變變化如圖7所示。根據凸點 的運動狀態將鍵合形成過程進一步細分為3個階段， 分析了仿真得到的凸點、凸點/焊盤界面及凸點下金屬化結構的應力、塑性應變分布及其在鍵合過程中的 變化規律，指出了熱超聲倒裝芯片鍵合可靠性的風險點。

凸點界面結合的物理機制是研究倒裝芯片鍵合 工藝的關鍵。而常規的試驗技術手段難以直接測量局 部區域內的動態應力、應變瞬態特性。此外，后摩爾時 代采用的新材料、新結構微互連凸點帶來了一系列新 的可靠性問題。為了實現其工程化應用，需要通過合 適的仿真方式建立新的失效模型，探索綜合可靠性評 價和設計方法等。因此在后續研究中，凸點仿真的模 塊化和精細化是凸點結構設計與工藝開發的關鍵。

6凸點在先進封裝中的應用

凸點是先進封裝中重要的要素之一，它的主要作 用是電氣互連和應力緩沖。從傳統的打線工藝發展到 倒裝焊接工藝，凸點起到了至關重要的作用。在當前 比較知名的先進封裝技術中，凸點技術都是其中的關 鍵技術，如臺積電的2.5D CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技術和集成式扇出型封裝（InFO）技術、英特 爾的嵌入式多芯片互連橋（EMIB）和3D邏輯芯片封 裝 技 術 （Foveros）、三星電子的扇出面板級封裝 （FOPLP）和混合基板封裝（H-Cube）技術等，部分先進 封裝形式如圖8所示[64]。在過去的10年間，先進封裝 技術快速發展，涌現出2D、2.5D、3D、3D+2D、3D+2.5D等多種封裝方式，應用領域包括5G、AI、可穿戴設備、 高性能服務器、高性能顯卡等。總的來說，先進封裝的 目的就是提升功能密度，縮短互聯長度，提升系統性 能，降低整體功耗，而其中最為重要的環節之一就是 凸點制備以及互聯，因此凸點技術的開發與優化影響 著先進封裝技術的發展。

由于工藝技術的發展，凸點尺寸也變得越來越 小，單位面積芯片上的I/O引腳數量不斷增加，異構集 成微系統以及凸點制備工藝將繼續呈現體積不斷微 型化、功能密度不斷提高的發展趨勢。伴隨著凸點互 連技術的不斷優化，異構集成微系統產品有望獲得突 破，并對集成電路行業產生顛覆性影響。

7 結束語

電子封裝的小型化、輕薄化要求倒裝芯片的凸點尺寸不斷減小，更高密度的微凸點技術正在研發并轉向量產應用。但是隨著凸點尺寸的減小，體積效應導 致物理、化學的影響更加顯著，包括化學反應、金屬溶 解、化學勢梯度驅動的擴散、電遷移、焦耳熱、熱遷移和 應力遷移，這些因素對凸點長期可靠性影響的研究將 伴隨凸點尺寸的減小同步開展。在材料選擇方面，盡 管SnPb凸點由于其具有低成本和高可靠性的優點， 被最早應用于封裝互連中，但嚴格的禁鉛條例使封裝 行業研究者轉向了對無鉛凸點的開發與應用，未來的 凸點材料既要滿足環保要求，也需要具有優異的可靠性。在制備工藝方面，電鍍法由于具備工藝簡單、成本 低、易于批量生產等優點，被廣泛應用于凸點制備。隨著凸點尺寸的進一步縮小和密度的進一步增加，需要開發出更加合適的電鍍工藝，從而滿足不同的產品要求。

審核編輯：湯梓紅