先进封装爆发，但TC Bonding让Hybrid Bonding推迟进入市场

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）热压键合技术（TC Bonding）作为一种先进封装技术，通过同时施加热量与压力实现材料连接。其核心原理是借助热能促使金属凸点（如铜凸点）表面原子扩散，并结合机械压力形成原子级键合，进而构建起稳定的电气与机械连接。

在 SEMICON CHINA 2025 前夕，库力索法执行副总裁兼总经理张赞彬（Chan Pin Chong）在接受媒体采访时表示，随着 AI 芯片尺寸持续增大，芯片利用率仍有提升空间，因此市场正逐步从传统圆形晶圆（Wafer）向更大的方形 Panel 转变。当前市场策略是从 310×310mm 发展至 600×600mm，这一趋势旨在满足 AI 发展带来的更大封装需求。针对这一趋势，TC Bonding 技术具备诸多关键优势：其一为无焊剂（Fluxless）；其二是能够实现超高密度封装，间距可达 10 微米以下；其三是采用铜 - 铜结合方式，适配更大的 Panel Size。

基于此，张赞彬认为，目前 TC Bonding 依旧是市场上最为热门的技术，而 Hybrid Bonding 可能在更晚时间才会广泛应用。

TC Bonding 的优势及库力索法的设备方案​

正如张赞彬所说，在先进封装领域，TC Bonding 具有众多显著优势。首先，TC Bonding 的无焊剂（Fluxless）特性能够大幅提升键合精度，减少传统回流焊中常见的翘曲、偏移或桥接等缺陷。其次，TC Bonding 可拓展至多种材料体系，例如铜 - 铜直接键合，使其能够契合未来的封装需求。

库力索法先进封装事业部产品经理赵华阐述了该公司研发无焊剂（Fluxless）TC Bonding 的原因。随着键合间距（bond pitch）不断缩小，当 bond pitch 小于 45 微米时，芯片中间密度会越来越高，此时传统助焊剂方式容易出现助焊剂清洗不彻底的情况。而且，目前针对助焊剂清洗是否干净尚无标准检测方法，只能在后续可靠性测试中才会发现助焊剂残留问题，这给众多客户带来了困扰。而库力索法的无焊剂（Fluxless）TC Bonding 解决方案采用甲酸蒸汽去除锡或铜表面的氧化物，有效避免了这一问题。

更为关键的是，除了逻辑大芯片，现阶段先进封装的几乎每一个步骤都离不开 TC Bonding。它能够支持基板级和晶圆级封装，为多芯片异构集成（如 EMIB、Foveros）奠定技术基础。因其适用于高密度互连场景，已成为 HBM 主要堆叠技术之一。张赞彬指出，HBM 可能涉及 8 层、12 层甚至 16 层以上的堆叠，所以在 HBM 领域，TC Bonding 的需求量预计将远超逻辑芯片，市场规模也将进一步扩大。“我们预计，TC Bonding 的总可用市场（TAM）可能超过 3 亿美元（现有市场规模）。”​

当前，全球 HBM 市场正处于爆发阶段。高盛研究报告显示，预计 2023 年至 2026 年间，全球 HBM（高带宽存储芯片）市场规模将迎来约 100% 的复合年增长率，并在 2026 年达到 300 亿美元的惊人规模。在市场的积极推动下，TC Bonding 的市场前景十分乐观。

库力索法推出的 APTURA 系列设备便是其 TC Bonding 解决方案，目前该系列有两种型号，分别适用于芯片和基板（substrate）。据介绍，APTURA 系列设备能够完全解决超大晶片及超精细微型凸块中助焊剂残留的问题，同时有助于异构集成以及将小晶片的微型凸块焊接间距从 35µm 缩小至 10µm。​

谈及技术迭代，张赞彬认为，Flip - chip 倒装封装从 100 微米发展到 70 微米，若要实现 50 微米以下的封装间距，则需要 TC Bonding。目前，库力索法的 TC Bonding 解决方案已能实现 10µm 以下的间距，而此前 10µm 以下的间距需要借助 Hybrid Bonding。如今有了库力索法的方案，Hybrid Bonding 的布局时间得以进一步延后。

实际上，Hybrid Bonding 作为先进封装的核心技术，虽然为 3D 集成和异构封装提供了突破性解决方案，但在工艺实现、材料兼容性和量产能力等方面仍面临诸多挑战。更为棘手的是，Hybrid Bonding 严重依赖高精度设备，且需要额外工艺（如临时键合 / 解键合、表面活化），导致整体成本居高不下。因此，张赞彬在采访中表示，Hybrid Bonding 是一项大额投资，现阶段 TC Bonding 具有显著的性价比优势。

赵华对 TC Bonding 和 Hybrid Bonding 进行了对比。首先是化学机械抛光（CMP），Hybrid Bonding 对 CMP 的要求极高，甚至要求达到 0.3 - 0.5 纳米。相比之下，无焊剂（Fluxless）的 TC Bonding 在进行 Cu - CU Bonding 时，CMP 达到 3 纳米左右即可。

其次是切割（Dicing），Hybrid Bonding 必须采用等离子切割，因为等离子能够更好地控制颗粒（particle）的产生。若 Hybrid Bonding 过程中有一颗或两颗 particle 存在于芯片中间，就会引发虚焊。而无焊剂（Fluxless）的 TC Bonding 仅需采用传统刀切以及标准水洗即可。

再者是洁净度要求，Hybrid Bonding 对工厂环境要求极高，甚至需达到 Class10 标准，机器则要达到 Class1 标准，这一标准等同于晶圆厂标准；而无焊剂（Fluxless）的 TC Bonding 只需在千级环境下即可，传统封装厂便能满足这一要求，无需进行高额投资打造无尘环境。​

多设备亮相 SEMICON CHINA 2025

在 SEMICON CHINA 2025 上，库力索法特别设置了无焊剂（Fluxless）TC Bonding 展区，同时还展示了一些新设备，如全新垂直线焊解决方案 ——ATPremier MEM PLUS™等。

ATPremier MEM PLUS™是库力索法专为晶圆级存储器件打造的球焊和线焊技术方案平台，通过创新的垂直线焊技术，能够解决当今快速发展的半导体市场中新兴的高端存储器应用问题。ATPremier MEM PLUS™的主要特性包括：​
·卓越的成本效益（CoO）优势​
·先进的工艺能力，可满足复杂的 memory 封装需求​
·全线影像系统和检测功能​
·能够支持最大 300mm 的晶圆​
·自动晶圆送料系统​

库力索法球焊机事业部资深产品经理范凯表示，ATPremier MEM PLUS™可提供三个主体模块制程：传统线焊键合方案支持、垂直线应用、球焊倒装焊工艺支持。此外，在设备硬件方面，ATPremier MEM PLUS™也进行了拓展，配备了更优质的视觉系统。针对晶圆体迭代以及叠层芯片结构，视觉系统需要针对每一层不同芯片更清晰地识别焊接位置，这就需要拓展镜头。针对影像系统，ATPremier MEM PLUS™还提供配套监控检查类功能。设备主体可支持 8 寸及 12 寸晶圆的应用，能够提供晶圆级的互联配套方案。

智能结果导向工艺套件是 ATPremier MEM PLUS™的一大亮点，包括：​
·针对第一焊点的球焊，该方案提供的 ProVertical 和 ProCascade Loop 可满足垂直线焊和阶梯线焊的精密互联需求，从而确保存储器应用的最佳性能。​
·针对优化类工具，如存储类器件存在一些悬空（Overhang）结构，该方案也具备通过悬空方式进行芯片形变探测的功能，针对形变量拥有自我学习和优化工艺的工具。​
·针对叠层芯片需要可变焦镜头伸缩的配套能力，ATPremier MEM PLUS™提供可变焦视觉系统，可伸缩跨度可达 900 微米。​
·该解决方案提供相应工艺制程类监控功能，例如对垂直线尖端、形状、线头状态进行监测。​
·通过影像系统，可对线弧的弧高进行检测，针对球焊的球的位置大小、焊接精度是否存在工艺问题，也会提供相应监测。
·针对对位十字线，该解决方案能够在焊接过程中检测对位精度，若发现问题可自动纠偏。

因此，ATPremier MEM PLUS™为存储元件提供了先进的晶圆级封装能力，ATPremer 平台旨在服务高端封装市场，通过消除二维封装的限制，提供传统铜柱互联技术的替代方案。这种新颖的技术能够支持下一代存储设备，包括消费类移动设备，从而实现高密度先进封装的平替。ATPremier 有效降低了封装的复杂性和成本，满足了高容积半导体市场不断增长的需求，助力客户在竞争激烈的存储器市场中保持领先地位。