技术新视角：2.5D 封装、3D 封装、板级封装、玻璃基板封装的区分要点

在当今电子技术飞速发展的时代，2.5D 封装、3D 封装、板级封装以及玻璃基板封装等技术成为了行业关注的焦点。了解这些封装技术的特点和区别，对于推动电子行业的发展具有重要意义。

2.5D 封装

2.5D 封装具有独特的物理结构特性。在其架构中，所有芯片及无源器件都处于 XY 平面上方，至少部分芯片与无源器件安置于中介层之上。在 XY 平面上方，有中介层的布线以及过孔；而在 XY 平面下方，则是基板的布线与过孔。从电气连接方面来看，中介层能够为位于其上的芯片提供电气连接功能。

硅中介层集成硅通孔（TSV）是 2.5D 集成技术中极为常见的一种形式。芯片通常借助微凸点（Micro Bump）与中介层实现连接，作为中介层的硅基板则通过凸点（Bump）与基板相连。硅基板的表面采用再分布层（RDL）进行布线，硅通孔（TSV）作为硅基板上下表面之间电气连接的关键通道。这种 2.5D 集成方式特别适用于芯片规模较大、引脚密度较高的应用场景，通常芯片是以倒装芯片（Flip Chip）的形式安装在硅基板之上。

在基于硅中介层且无硅通孔（TSV）的 2.5D 集成技术架构下，有一颗具有较大面积的裸芯片直接安装于基板之上。该裸芯片与基板之间的电气连接可通过引线键合（Bond Wire）技术或倒装芯片（Flip Chip）技术实现。这是因为大尺寸裸芯片上方面积较大，在连接方式的选择上需要综合考量多种因素，以确保连接的稳定性、电气性能以及整体系统的可靠性。

3D 封装

3D 集成与 2.5D 集成存在显著差异。在 2.5D 封装技术体系下，布线与打孔操作是在中介层（Interposer）上开展的，中介层为芯片间的电气连接提供了特定的物理平台。而 3D 封装技术则是直接在芯片本体上实施打孔与布线作业，以此达成上下层芯片之间的连接。这种方式省去了中介层这一环节，使得芯片之间的连接更为直接和紧凑，在提高集成度、缩短信号传输路径等方面展现出独特的优势，进而为提升系统性能和缩小整体体积提供了可能。

在异质芯片的 3D 集成过程中，通常会将两种不同类型的芯片进行垂直堆叠，并通过硅通孔（TSV）实现电气连接。这些 TSV 不仅在芯片之间建立了直接的电气路径，还与下方的基板实现了互连。为了确保信号的有效传输，有时需要在芯片表面制作重新分布层（RDL），以连接上下层的 TSV，从而实现更加复杂的互连结构。这种集成方式能够有效地提高系统的集成度和性能，同时减少信号传输的延迟和损耗。

有无中介层是2.5D和3D封装的主要区别

中介层 Interposer 是 2.5D 集成技术的核心，其设计通常涉及几个关键决策点，如是否选择硅作为转接板的材料，中介层是否集成了 TSV（硅通孔）。Interposer 一词通常被译作转接板、插入层或中介层，其中转接板一般指的是无源 Interposer，而插入层与中介层则多指有源 Interposer。无源 Interposer 主要由硅通孔 TSV 和再布线层 RDL 组成。

在 Interposer 上，裸芯片通过微凸点技术进行组装，一个 Interposer 上可以堆叠多达三颗裸芯片。Interposer 的互联分为水平互联和垂直互联两种类型。水平互联由微凸点和 Interposer 顶部的 RDL 构成，用于连接不同的裸芯片；垂直互联由微凸点、TSV 簇和 C4 凸点组成，用于将裸芯片与封装体连接。有源 Interposer 与无源 Interposer 的主要区别在于，有源 Interposer 在硅基上实现了有源功能区域，从而能够执行特定的系统功能。例如，在 130 纳米工艺的有源垂直硅基插入层 ATSI 上，就成功集成了模拟 - 数字转换器（ADC）、数字 - 模拟转换器（DAC）以及电源管理单元（PMU）等多种功能。

需要注意的是，采用 TGV 技术并不意味着封装完全基于玻璃基板，它同样包括了使用玻璃作为转接板的封装技术。类似地，TSV 技术并不局限于硅转接板，它是一个通用的术语，既适用于硅转接板也适用于硅基板的封装技术。这两种技术通过在转接板或基板上打孔，实现了高密度三维集成电路的垂直互联。

板级封装

板级封装作为一种传统的封装方式，与晶圆级封装在概念上有所区分。在晶圆级封装技术出现之前，业界普遍采用的是板级封装技术。随着先进制程芯片的出现，其线路密度的大幅提升导致印刷电路板（PCB）的线路精度难以满足要求，同时 PCB 与硅芯片在热稳定性及兼容性方面存在局限，这促使行业转向研发更高性能的晶圆级封装技术。

板级封装技术主要涉及将芯片封装在尺寸较大的方形基板上。尽管行业内对于具体尺寸的标准尚未达成一致，但这一封装方式的变革带来了诸多显著的优势，如更高的封装密度和更好的系统整合性。

在封装技术的演进过程中，为了实现封装密度的提升，行业参考了玻璃转接板封装的理念，进而推出了玻璃基板封装技术。值得注意的是，玻璃基板封装实际上是板级封装技术的一个子类别。

板级封装技术不仅采用了 PCB 基板和玻璃基板，还包括陶瓷基板、金属基板、蓝宝石基板以及有机高分子基板等多种类型的基板。目前，尖端芯片的研发已经探索使用金刚石作为封装基板的可能性。板级封装所采用的较大尺寸基板允许容纳更多的芯片，且相较于圆形晶圆，方形基板在面积使用率上具有更高的优势。

在封装领域，板级封装技术的发展受到了众多因素的推动。首先，它大幅提升了生产效率和空间利用率，进而降低了成本。其次，由于板级封装的面积较大，使得芯片可以更加灵活地布置于基板之上，这不仅增强了封装产品的电学性能和热学性能，也提高了组件的密度。此外，板级封装减少了塑料封装材料的使用，通过直接将芯片贴装到基板上，增加了 I/O 接点数量，从而提升了封装产品的整体稳定性。为了促进板级封装技术的快速进步，业界可根据具体的功能需求设计并制造更大型的封装设备，同时借鉴其他领域成熟的技术成果，以进一步优化和提升板级封装技术的性能及其作业效率。

封装基板和转接板的重布线RDL工艺

封装基板和转接板的重布线 RDL 工艺是 2.5D、3D 封装的核心技术。在当前封装技术的应用中，PCB 板扇出型板级封装仍然占据主导地位。不同板级封装工艺之间的核心差异主要体现在重布线层（RDL）的布设顺序上。目前，行业内普遍采纳的工艺是 Chip first - face down 工艺。

首先，对晶圆进行切割以分离出单个芯片，并对这些芯片进行筛选以确保它们符合质量标准，随后将它们按预定顺序排列。接着，采用环氧树脂进行塑封，并通过紫外光照射实现临时键合胶与临时载体之间的分离。此后，在芯片表面执行重布线层（RDL）的制造以及锡球的植入，以完成封装过程。该工艺因其流程的简洁性和批量操作的便利性而在封装领域得到了广泛的推广和应用。

在芯片封装的多个关键工艺中，RDL 的制作尤为关键。与晶圆级封装的重布线工艺相比，板级封装在 RDL 制作上具有其独特性。该工艺主要采用印刷电路板（PCB）载板工艺中常见的绝缘半固化胶片来实现线路的重布。以下是两种主要的 RDL 制作方法：

SAP + PCB 技术

该技术的具体工艺流程如下：

●将已知良好的芯片（KGD）正面朝上放置于金属载体上，并进行固定；

●在整个面板的 KGD 顶部涂覆感光树脂，作为 RDL 的绝缘层；

●对感光树脂进行曝光和显影处理，随后在表面溅射种子层；

●利用光刻技术对内部连接的重新分布进行图形化处理；

●执行电镀铜操作，去除光刻胶并蚀刻种子层，以形成所需的线路结构；

●涂覆阻焊油墨，并在表面植入锡球；

●将面板和树脂层切割成独立的封装单元。

PCB/ABF 半固化胶片 / SAP + LDI 技术

其工艺流程包括以下步骤：

●在芯片上压合 ABF 绝缘半固化胶片，作为 RDL 的绝缘层；

●对半固化胶片进行激光钻孔，并通过化学镀铜形成种子层；

●涂覆光刻胶后进行曝光和显影处理，然后在 PCB 上电镀铜，形成第一层 RDL；

●去除光刻胶并蚀刻种子层后，重复上述步骤以形成所需的额外 RDL 层；

●最终的 RDL 层可作为接触焊盘，锡球植入后进行切割处理，形成单个封装单元。

这两种技术各有其特定的优势，SAP + PCB 技术在提供较高的结构支撑和稳定性方面更为适用，而 PCB/ABF 半固化胶片 / SAP + LDI 技术在降低成本以及实现更薄的绝缘层和导电层方面表现更为突出。

以上所述，2.5D 封装、3D 封装、板级封装以及玻璃基板封装等技术在电子行业中都有着各自的应用场景和优势。深入了解这些技术的特点和区别，有助于电子工程师根据具体需求选择合适的封装技术，从而推动电子设备向更高性能、更小尺寸和更低功耗的方向发展。