電鍍工藝：先進封裝世界的“金屬骨架”鍛造者

——微米尺度上精準“堆疊”，成就芯片性能的宏大飛躍

隨著電子設備向著小型化、輕量化、高性能化及低成本方向飛速發展，集成電路芯片尺寸持續縮小，對封裝技術提出了前所未有的挑戰。能夠實現高密度互聯的凸點加工工藝脫穎而出，而電鍍技術，正是塑造這些精密金屬結構的核心工藝。從Flip Chip到3D堆疊，幾乎所有先進封裝形式都離不開它的身影。

一、Flip Chip封裝：堅固的“橋梁”與“基石”

在Flip Chip（倒裝芯片）中，電鍍扮演了兩個關鍵角色：

1、打造“可焊”的基板：在基板焊盤上，通過電鍍形成一層焊料可浸潤的金屬表面（如化學鎳金），這確保了芯片上的凸塊能夠通過回流焊，牢固地“站立”在基板之上，構成可靠的連接。

2、構筑“銅柱”互聯：直接在芯片上電鍍出堅實的銅柱，作為連接芯片與外部世界的“金屬橋梁”。這種結構能實現更小的節距、更高的互聯密度和更優的電性能。

二、晶圓凸塊：告別“飛線”，迎接“點焊”

傳統的Wire Bonding（打線連接）如同用“飛線”連接芯片，而Bumping（凸塊技術）則像精準的“點焊”。

通過在芯片的鋁墊電極上直接電鍍出銅柱、錫球或金凸塊，它徹底取代了繁瑣的打線。這不僅讓互聯速度更快、效率更高，更使得封裝體積朝著“輕薄短小”邁出了革命性的一步。

三、晶圓級封裝：芯片表面的“規劃大師”

晶圓級封裝直接在整片晶圓上進行加工，其中電鍍技術至關重要：

1、重布線層：芯片的“內部立交”：通過電鍍銅，在晶圓表面重新規劃電路走線，將原本擁擠在芯片邊緣的I/O焊盤，巧妙地重新分布到整個芯片表面。這極大地提升了芯片設計的靈活性。

2、凸塊下金屬層：牢固的“地基”：在鋁焊盤上，先用電鍍制作一層凸塊下金屬層。它如同高樓的地基，提供了良好的粘附性、阻擋性和導電性，確保上方的凸塊堅如磐石。

四、2.5D/3D封裝：垂直世界的“建造者”

當芯片的集成從平面走向立體，電鍍技術更是大放異彩：

1、中介層：硅中的“交通樞紐”——在2.5D封裝中，中介層承載著大量的硅通孔和重布線層。電鍍技術負責構建這個復雜的立體交通網絡，實現上下層芯片之間高效的數據傳輸。

2、硅通孔：貫穿樓層的“高速電梯”——這是3D封裝的標志性技術。通過在硅片上刻蝕出深孔并用電鍍銅完美填充，形成了垂直方向的互聯通道，極大縮短了互聯距離，提升了整體性能。

電鍍工藝：微觀世界的精準“雕刻”

下面以Bumping中的電鍍為例介紹封裝行業的電鍍工藝。在Bumping工藝中，電鍍的核心任務是在晶圓上“長出”尺寸精確、形狀完美的金屬凸塊。這個過程就像一個在微觀世界里進行的精準“堆疊”游戲，其背后的科學原理，主要基于經典的法拉第電解定律。

電鍍原理——法拉第第一定律

對于單個電鍍反應池，其基本規律可以概括為：陰極上析出的金屬量，與通過的電流大小和通電時間成正比。用公式表示就是：M = K × I × t（其中M為金屬質量，K為常數，I為電流，t為時間）。

• 控制凸塊高度的“雙旋鈕”：電流與時間

映射到Bumping工藝上，這就意味著：

電流密度：相當于控制金屬離子沉積的“速度旋鈕”。

電鍍時間：相當于控制沉積過程的“時長旋鈕”。

通過精確調控電流密度（金屬離子沉積的“速度旋鈕”）和電鍍時間（沉積過程的“時長旋鈕”），工程師就能精準控制每個微凸塊的最終高度，確保成千上萬的凸塊都具有均一、可靠的尺寸。

• 電鍍池內的微觀“搬運”之旅

那么，電流是如何驅動金屬“生長”在晶圓上的呢？這背后是一場生動的電化學“微電影”：

1、陽極的“奉獻”：在電鍍液中，可溶性的陽極（例如磷銅球）在電流作用下，會不斷被氧化，釋放出金屬離子，補充到溶液中，如同為建筑持續供應“磚塊”。

2、離子的“遷徙”：在電場力的驅動下，這些帶正電的金屬離子向帶負電的陰極（即晶圓）移動。

3、陰極的“結晶”：當金屬離子到達晶圓表面時，會獲得電子并被還原成金屬原子，逐層地、有序地沉積在特定的“種子層”上，最終“堆疊”成我們設計好的凸塊結構。

• 看不見的“配方”：電鍍液與添加劑

要實現高質量的電鍍，光有電流和金屬還遠遠不夠。電鍍液本身的“配方”至關重要，它通常包含：

金屬鹽：如硫酸銅，是提供“建筑原料”的主鹽。

電解質：如硫酸，用于提高溶液導電性，保證電流暢通。

添加劑：這才是電鍍工藝的“靈魂”。它們微量但作用巨大：

加速劑：加快材料凹陷處強力促進沉積。

抑制劑：能適度減緩凸塊頂部的沉積速度。

整平劑：能促進凹陷處填充，確保凸塊形狀飽滿、平整。

通過這些添加劑的協同作用，我們才能克服表面張力和電流分布不均帶來的挑戰，在微米尺度上“雕刻”出完美無瑕的金屬凸塊。

華天科技在先進封裝電鍍領域的布局與突破

作為中國領先的半導體封裝測試企業，華天科技深刻把握電鍍工藝在先進封裝中的核心地位，并將其視為實現高密度、高性能互聯的關鍵技術。公司近年來持續加大在晶圓級封裝、TSV、Fan-Out等領域的電鍍工藝研發，深耕fine pitch高密度電鍍及深孔填充等關鍵技術，具備成熟的量產能力。

目前，華天科技致力于Flip Chip、晶圓級封裝、2.5D/3D等先進封裝產品中的電鍍工藝進行研發攻堅，并不斷取得突破。新的產品在應用端覆蓋CIS、顯示驅動、射頻、存儲等多個重要市場，根據國內外客戶的需求提供高性能、高可靠性的封裝解決方案。

面向未來，華天科技將繼續深耕先進封裝技術，推動電鍍工藝向密度更高、高度均勻性更好，可靠性更穩定方向發展，持續強化在三維集成和系統級封裝方面的技術布局，為中國半導體產業鏈的完善與自主可控貢獻“華天力量”。