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2009年全国博士生学术会议 科技进步与社会发展跨学科学术研讨会论文集三维（3D）叠层封装技术及关键工艺郑建勇，张志胜，史金飞（东南大学机械工程学院，江苏南京，211189)摘要：三维（3D）叠层封装技术是一种可实现电子产品小尺寸、轻重量、低功耗、高性能和低成本的先进封装技术，该技术已广泛用于手机、数码相机、MP4及其他的便携式无线产品。
文中对3D叠层封装技术进行了简要介绍，重点分析了三维叠层封装技术的分类和关键工艺，阐述了三维叠层封装技术的优点，并对3D叠层封装技术所面临的一些问题和应用前景进行了分析。
关键词：3D叠层封装技术；封装工艺；芯片堆叠；封装堆叠Integrated Circuit Three Dimension Stacked Packageand Its Key TechnologyZheng Jian-yong, Zhang Zhi-sheng, Shi Jin-fei(Department of Mechanical and Engineering, Southeast University, Nanjing ,Jiangsu,211189)Abstract: In recent years, the increasing demands for the high performance integrated circuit devices have led to the development of multi-die stacking technology in a single package. The 3D (three dimension) stacked package technology is developing trend of the integrated circuit advanced high-density packaging, which can easily meet the developing of smaller footprint, lower profile, multi-function, lower power consumption and lower cost for the cell phones and consumer products like digital cameras, MP4, PDA and other wireless devices. Some correlative concepts of the 3D stacked package have been proposed in this paper. Firstly, the development trends and the general classifications of 3D stacked package have been introduced. Furthermore, in order to compare with the traditional 2D package (MCM), the advantages of the 3D stacked package technology have been discussed, and it also briefly states the technical challenges that 3D stacked package technology must be faced. In addition, the potential applications that may take advantage of 3D stacked package technology are discussed.Keywords: Integrated circuit; 3D stacked package; Advantages; Application1 引言随着手机、PDA、数码相机、MP4等移动消费型电子产品对于功能集成、大存储空间、高可靠性及小型化等封装的要求程度越来越高，在MCM（多芯片组件）X、Y平面内的二维封装的基础上，沿Z方向堆叠的更高密度的三维封装技术得到了充分发展。
模块一3D打印快速成型技术概论1.33D打印的主要成型工艺课堂导入想一想你知道3D打印的主要成型工艺有哪些？分别有什么不同？本节知识点了解光固化快速成型1了解叠层实体制造成型2了解选择性激光烧结成型3了解熔融沉积制造4了解三维印刷成型53D打印成型工艺比较61光固化快速成型（1）简称：SLA（2）原材料：液态光敏树脂（3）原理：通过计算机控制紫外激光，按预定零件各分层截面的轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合（固化）反应，从而形成零件的一个薄层截面。
完成一个扫描区域的液态光敏树脂固化层后，工作台下降一个层厚，使固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，然后重复扫描、固化，新固化的一层牢固粘接在一层上，如此反复直至完成整个零件的固化成型。
光固化快速成型原理图SLA成型技术在铸造领域的应用实例（4）优点01精度较高02表面质量好03能制造形状特别复杂、精细的零件04设备市场占有率高05原材料利用率接近100%01需要设计支撑02可选材料种类有限03制件易发生翘曲变形04材料价格较贵（5）缺点2叠层实体制造成型（1）简称：LOM（2）原材料：纸、塑料薄膜等（3）原理：先在片材表面事先涂覆上一层热熔胶。
加工时，用CO2激光器在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成型的工件层黏结，从而堆积成型。
（4）优点：原料价格便宜，制作成本低廉，无需支撑结构，多余材料容易剔除，精度理想。
（5）缺点：成型材料利用率不高，材料浪费率。
叠层实体制造成型原理图3选择性激光烧结成型（1）简称：SLS（2）原材料：金属粉末、陶瓷粉末（3）原理：在工作台上均匀铺上一层很薄的金属粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层截面轮廓逐点地进行扫描、烧结。
完成一个层面后工作台下降一个层厚，滚动铺粉机构在以烧结的表面再铺上一层粉末进行下一层烧结。
未烧结的粉末保留在原位置起支撑作用，这个过程重复进行直至完成整个零件的扫描、烧结，去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理后便获得需要的零件。
层叠实体制造-LOM叠成分层实体制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）一、概念LOM工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。
位于上方的激光器按照C AD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割，直至整个零件模型制作完成。
LOM原理：将CAD模型输入成型系统，通过切片软件进行切片处理。
系统组成：计算机、原材料存储及送进机构、热粘压机构、激光切割系统、可升降工作台和数控系统、模型去除装置和机架。
控制系统与控制软件控制对象：材料送进、热压辊、扫描与切割、工作台、温度控制、激光能量控制。
控制软件：STL格式文件的纠错和修补软件。
三维模型的切片软件激光切割速度与切割功率的自动匹配软件激光束宽度的自动补偿软件材料处理系统制造过程：1、原材料存储及送进机构将存于其中的原材料，按照每层所需材料的送进量将材料送至工作台上方。
2、热粘压机构将一层层材料粘结在一起。
3、激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线，逐一在工作台上方的材料上切割出轮廓线，并将无轮廓区切割成小方网格，为了在成型之后能剔除废料。
4、可升降工作台由伺服电动机经精密滚珠丝杠驱动，用精密直线滚珠导轨导向，从而能在高度方向做快速、精密往复运动。
分层实体特点：优点：◎原材料价格便宜，原型制作成本低◎制件尺寸大◎无须后固化处理◎无须设计和制作支撑结构◎废料易剥离◎能承受高达200℃的高温（热物性与机械性能好，可实现切削加工0◎原型精度高◎设备可靠性好，寿命长◎操作方便缺点：◎不能直接制作塑料工件◎工件的抗拉强度和弹性不够好◎工件易吸湿膨胀◎工件表面有台阶纹，需打磨层叠实体制造工艺的分层叠加过程（1）叠层实体制造工艺参数：1）激光切割速度2）加热辊温度与压力3）激光能量4）切碎网格尺寸（2）原型制造过程：1）基底制作2）原型制作层叠实体制造误差分析：1）CAD模型的前处理造成的误差2）设备精度误差3）成形过程中的误差4）成型之后环境变化引起的误差提高层叠实体制造精度的措施：1）在保证成型件形状完整平滑的情况下，在进行STL转换时，尽量避免过高的精度。
