假如您曾经想过要打开一个富有特色的2.5G新手机, 并将其与早些版本的“发送和接收”型手机进行比较, 您会惊奇地发现二者有许多截然不同的地方。事实上，2.5G手机的电路板的确有较少而且更紧密的布局、更整洁的外观和专业封装。有些却是只有当您将手机破坏后才能看到的, 这些封装包含的活跃IC至少堆叠有三层高。2.5 G手机的堆栈封装可以包含带有两种不同内存的逻辑芯片。
手机制造商们成功地用3D封装为蜂窝式电话增加了许多功能。总体而言, 他们戏剧化地利用3D封装使硅区和与之相联的封装面积的比例增加, 在降低手机尺寸、重量及成本方面取得诸多进展。市场数据显示, 蜂窝通讯产品正日益成为创新3D封装解决方案被普遍采纳的幕后推动力。对这些消费品而言，个别封装的SRAM或闪存已不足以支持越来越名目繁多的产品特性，特别是蜂窝电话声音和数据功能的增长。有个市场研究组织指出, 到2005年以前, 堆栈裸芯片规模化芯片封装将占据全世界手机内存市场80%以上的份额。
手机固然是该项科技的主要消费品，3D封装也逐渐入侵个人数字助理(PDA)、蓝牙组件, 内存卡以及其他产品。成功的3D封装已经在核心晶片层及单体封装组装技术方面取得了革命性的进展，包括更加精细的晶片薄化处理，裸芯片堆栈、低环路及长线电网焊接所用粘合剂的膜基替代产品。每个IC封装操作都必须配合有力的、成本绩效高的制造技术，来开发这些组装技术。
101型裸芯片堆栈 将若干活跃的裸芯片垂直组装在单模封装里比之单一的裸芯片组装需要更先进的技术。直接影响制造生产以及封装可靠性的组装问题包括以下几方面：
● 怎样的裸芯片厚度才适合裸芯片堆栈
● 如何堆栈相同尺寸的裸芯片
● 如何控制线圈高度
● 什么材料的工作性能最好
● 什么衬底技术是最好的
适当的堆栈裸芯片在整个工艺中至关重要。裸芯片堆栈的序列和位置决定应该是采用双层还是四层的底层路由。路由的复杂性亦推动底层的选择并影响底层成本。
最基本的问题是：上层裸芯片能否旋转90度？如果能，裸芯片可以采用标准的裸芯片堆栈工艺进行堆栈。如果不能，则裸芯片必须在间隔装置上进行堆栈。对于裸芯片旋转性的考虑包括它对封装尺寸和追踪路由的影响，以及两者对总成本的影响。
裸芯片粘合剂 已选的裸芯片堆栈次序将决定是采用传统的非导性环氧(NCE) 技术还是薄膜粘合(FA)技术。一般而言，因为NCE能够通过现有的裸芯片粘合器实现，所以成本通常较低, 涉及的资本投资也小。不过, NCE工艺的弱点是成功的裸芯片堆栈将包括许多关键性问题，例如对环氧失效、束带覆盖、环氧结合线厚度以及裸芯片倾斜等的控制。此外，树脂溢出会污染裸芯片结合衬垫并增加线路焊接的难度。同时，由于在裸芯片结合过程中NCE内还原，有可能导致钝化而对裸芯片造成损害。
组装者可能需要发展FA技术以解决在裸芯片堆栈应用技术中采用NCE而产生的相关工艺问题。对于同样尺寸的堆栈裸芯片，最主要的问题是树脂溢出，FA是唯一可行的选择。此外，FA提供统一的零失效结合线厚度,并具有100%的边缘覆盖。已有证明，下层裸芯片和上层裸芯片边缘的结合衬垫之间有50μ的空隙。
间隔装置技术 堆栈相同或类似尺寸的裸芯片需要用到裸芯片间的间隔装置，从而提供可以进行线路焊接的空隙, 使线路不至于触及裸芯片边缘(图1)。间隔装置可以是一个空置的硅芯片(即非活跃的裸芯片)或者一个弹性间隔。间隔装置的采用将影响注塑盖的厚度以及总封装的高度。选择一个合理的间距对注塑化合物的流动非常重要。从复合裸芯片的结构来看，我们可以预见腔内注塑化合物急速的流动。对线圈高度及注塑流量进行控制的工艺性能决定了间隔装置的间距。较大的铸型空隙与封装高度的薄化倾向是相违背的，薄化的目标是使带有4个功能芯片的封装高度约为1.0至1.2毫米。
图1. 裸芯片之间的弹性间隔装置（在裸芯片之间不可见）在4 个活跃裸芯片堆栈中为裸芯片提供可焊接的间距。(资料来源：Amkor科技)
对于三重或三重以上的堆栈，将裸芯片薄化到小于100μ是极为重要的。开发适当的裸芯片薄化技术需要考虑若干因素。在晶片研磨过程当中，由于硅粒变形，薄化晶片会产生应力。这种应力将造成裸芯片的破裂和晶片处理问题(也就是翘曲的芯片)。其解决方案要求用良好的抛光工序来控制翘曲(例如：平均结果4.65 μ, 1σ = 1.83)和表面粗糙度(0.0184 μ, 1σ = 0.0057)，如采用干浆、湿蚀或机械超磨。
线路焊接 在堆栈裸芯片应用技术当中,线路焊接是影响裸芯片堆栈高度及封装外形的主导性因素。组装工程师必须在不影响组装生产及封装质量的前提下，在采用低线圈的同时致力于对线路长度的管理。目前有几种线路焊接技术。选择要素包括顶层裸芯片的表面与模型的间隙以及结合衬垫与裸芯片边缘的距离。
当空隙足够 (大於0.3 毫米)容许抛线环路时, 传统的球状焊接能产生最高的产量和焊接质量。更明确点，这种情形能减少球颈损害的可能性。对于小于0.3毫米的间隙，可采用球状焊接的一些替代方法，包括(参见图2)
图2. 低环路线路焊接技术能够为球状焊接提供替代方法。从顶到底：(a) SSB (b) 金楔以及 (c)极低环路焊接(资料来源：Amkor科技)
● 支架型针脚焊接(SSB)先与底层结合指针相接，再与芯片结合衬垫上的金接线柱相接合（以前是采用单独的线路焊接操作）。SSB可以形成小于100μ的环路而不至伤及焊接线路。
● 与传统的球状焊接相比，金楔焊接可以产生小于75 μ的环路以及更长的线路跨距，因此适用于低外形封装中的加强型裸芯片堆栈。
● 采用当前的球状焊接技术以及不同的线路弹道工具，极低环路焊接可以达到小于75 μ的线圈而不至于对球颈造成损害。这种方法能够加强设备的生产力以及达到类似于传统球状焊接的长线路范围。
结论 堆栈裸芯片封装的好处包括较低的总封装和系统成本，缩短的开发时间以及较快的面市时间。 堆栈裸芯片封装也能容许混合式的IC组装(也就是，不同的裸芯片类型和尺寸)在相同的引脚上进行组合。虽然堆栈裸芯片应用技术将从目前堆栈3到4个活跃裸芯片的性能上进一步改进，但对于堆栈5个甚至更多的活跃裸芯片，仍有一些限制决定了某些应用技术（例如：可堆栈型极薄CSP，etCSP，图3）封装堆栈的自然进化工程。
图3.对于某些应用技术而言，封装堆栈是一种比较好的解决方案，因为堆栈前的封装测试能够防止裸芯片产量损失。Amkor可堆栈型etCSP的侧视及顶视图。
对于某些应用技术，特别是当堆栈日益多变的逻辑与内存组合的时候，包括一些知名的优良裸芯片，堆栈裸芯片封装的限制将牵涉到逻辑控制裸芯片的成本或者一些产量和质量方面的利害关系。在应用当中，必须将封装堆栈作为裸芯片堆栈的一个选项，且由于堆栈前可采用烘干及测试，因而降低了裸芯片产量损失。封装堆栈也为系统制造商从众多竞争的芯片制造者手里取得了对裸芯片技术的直接控制。
当3.0G蜂窝电话手机上市以后，不妨从内部考察一下最新的堆栈封装技术。
