Dati PCB - L'influenza dei componenti passivi integrati sullo sviluppo della tecnologia delle schede PCB

La tecnologia integrata dei componenti passivi sviluppata dalla tecnologia della scheda PCB può integrare una varietà di funzioni elettroniche ed ha i vantaggi della miniaturizzazione e delle prestazioni migliorate del sistema per sostituire componenti passivi discreti ingombranti. L'articolo introduce principalmente lo sviluppo della tecnologia integrata dei componenti passivi e l'uso della tecnologia del film IPD per realizzare l'elaborazione di condensatori, resistenze e induttori e discute l'influenza dell'IPD sullo sviluppo della tecnologia della scheda PCB.1. IntroduzionoCon lo sviluppo della tecnologia elettronica, l'integrazione dei componenti elettronici attivi è stata notevolmente migliorata dopo che i semiconduttori sono stati fatti dai processi micron ai nanometri e la domanda di componenti passivi con componenti attivi è aumentata significativamente. La tendenza di sviluppo del mercato dei prodotti elettronici è leggera, sottile e breve. Pertanto, il miglioramento della capacità di processo dei semiconduttori ha notevolmente aumentato il numero di componenti attivi nello stesso volume. Oltre al notevole aumento del numero di componenti passivi di supporto, è necessario più spazio per posizionare questi componenti passivi. Pertanto, la dimensione del dispositivo confezionato complessivo aumenterà inevitabilmente, il che è molto diverso dalla tendenza di sviluppo del mercato. Dal punto di vista dei costi, il costo totale è proporzionale al numero di componenti passivi. Pertanto, con la premessa che viene utilizzato un gran numero di componenti passivi, come ridurre il costo e lo spazio dei componenti passivi, o addirittura migliorare le prestazioni dei componenti passivi, è attualmente un problema importante. uno degli argomenti. La tecnologia IPD (Integrated Passive Devices) può integrare una varietà di funzioni elettroniche, quali sensori, ricetrasmettitori RF, MEMS, amplificatori di potenza, unità di gestione della potenza e processori digitali, ecc., per fornire dispositivi passivi integrati compatti I prodotti IPD hanno i vantaggi della miniaturizzazione e delle prestazioni migliorate del sistema. Pertanto, sia che si tratti di ridurre le dimensioni e il peso dell'intero prodotto, sia di aggiungere funzionalità all'interno del volume di prodotto esistente, la tecnologia integrata dei componenti passivi può svolgere un ruolo importante. Negli ultimi anni, la tecnologia IPD è diventata un'importante implementazione del sistema-in-package (SiP), e la tecnologia IPD aprirà la strada alla multifunzionalizzazione integrata "oltre la Legge di Moore"; Allo stesso tempo, l'elaborazione delle schede PCB può introdurre la tecnologia IPD, attraverso i vantaggi integrati della tecnologia IPD, può colmare il divario crescente tra la tecnologia di imballaggio e la tecnologia delle schede PCB. La tecnologia integrata di componenti passivi IPD si è sviluppata dalla tecnologia commerciale iniziale ad oggi per sostituire componenti passivi discreti ed è cresciuta costantemente guidata da industrie come ESD/EMI. RF, LED ad alta luminosità e circuiti ibridi digitali.

2. Introduzione della tecnologia IPD del film sottile La tecnologia IPD può essere divisa nel processo del film denso e nel processo del film sottile secondo la tecnologia del processo. Tra questi, la tecnologia di processo a film spessi include la tecnologia LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) in ceramica co-alimentata a bassa temperatura che utilizza la ceramica come substrato e PCB basati sulla tecnologia HDI di circuiti stampati ad interconnessione ad alta densità incorporati componenti passivi (Embedded Passives); Tecnologia IPD e film sottile, utilizzando la tecnologia a semiconduttore comunemente usata per realizzare circuiti e condensatori, resistenze e induttori. La tecnologia LTCC utilizza materiali ceramici come substrati, incorpora componenti passivi come condensatori e resistenze nel substrato ceramico e forma componenti ceramici integrati sinterizzati, che possono ridurre notevolmente lo spazio dei componenti. Tuttavia, con l'aumentare del numero di strati, la difficoltà e il costo di produzione aumentano. Pertanto, i componenti LTCC sono principalmente utilizzati per circuiti con una funzione specifica; La tecnologia della scheda PCB dei componenti incorporati HDI è solitamente utilizzata in sistemi digitali, in cui è adatta solo per condensatori di saldatura distribuiti e media e bassa precisione. Resistenze, poiché le dimensioni dei componenti si restringono, le apparecchiature SMT non sono facili da gestire componenti troppo piccoli. Sebbene la tecnologia del circuito stampato incorporato sia matura, le caratteristiche del prodotto sono scarse e la tolleranza non può essere afferrata con precisione, perché i componenti sono sepolti nella scheda multistrato ed è difficile sostituire o riparare e regolare dopo che si verifica un problema. Rispetto alla tecnologia LTCC e alla tecnologia dei componenti incorporati PCB Board, tecnologia IPD a film sottile dei circuiti integrati, con alta precisione e alta ripetibilità. I vantaggi di piccole dimensioni, alta affidabilità e basso costo sono destinati a diventare il mainstream dell'IPD in futuro. Questo articolo introdurrà principalmente la tecnologia IPD a film sottile.3. La tecnologia IPD a film sottile utilizza processi a film sottile come esposizione-sviluppo-rivestimento-diffusione-incisione. Questo processo può produrre varie resistenze, condensatori e componenti di induttanza, così come piani di terra a bassa induttanza e linee di trasmissione che collegano componenti passivi. Prodotto sullo stesso materiale portante del substrato, il processo non deve solo soddisfare gli indicatori di prestazione e precisione richiesti dei componenti, ma anche non complicato e il numero di maschere (di solito da 6 a 10) è richiesto. Ogni componente passivo occupa solitamente meno di 1 mm2 di area per poter competere con componenti discreti della tecnologia di montaggio superficiale in termini di area e costo. Secondo la struttura IPD esistente, i produttori di sviluppo sono introdotti come segue:(1) TelephusL'IPD sviluppato da Telephus utilizza un processo di rame spesso, che può migliorare le prestazioni per linee con solo componenti passivi. Ridurre i costi e ridurre le dimensioni, come filtri e divisori, spessi strati metallici di rame (10 mm) e superfici isolanti in silicio consentono ai sistemi di comunicazione wireless e ai moduli RF integrati di avere alte prestazioni, mentre i materiali low-k sono adatti per ridurre la capacità parassitaria tra strati metallici. (2) La tecnologia a film sottile di IMECIMEC utilizza anche rame elettroplaccato come linea di collegamento, BCB come strato dielettrico e lo strato Ni/Au come metallo per la superficie di collegamento finale, utilizzando fino a 4 strati metallici. (3) Dai NipponLe resistenze IPD sviluppate da Dai Nippon sono principalmente Ti / Cr e i condensatori sono formati dall'anodizzazione per formare Ta2O5. Gli induttori sono progettati con linee microtrip e induttori a spirale. (4) SyChipL'IPD sviluppato da SyChip utilizza TaSi come materiale di resistenza, il materiale dielettrico del condensatore è Si3N4, l'elettrodo superiore è Al, l'elettrodo inferiore è TaSi e i materiali dell'induttore e del circuito sono tutti fatti di alluminio. Alcune aziende stanno utilizzando il processo MEMS per sviluppare IPD.4. Struttura e processo della tecnologia passiva integrata del film sottile La differenza tra il processo del film sottile e il processo del film denso risiede nello spessore del film risultante. Generalmente, lo spessore del cosiddetto film spesso è più di 5μm ~ 10μm, mentre lo spessore del processo del film sottile è di circa 0,01 μm ~ 1 μm. Se si utilizza un processo a film sottile per formare contemporaneamente resistenze, condensatori e induttori, sono necessari processi e materiali diversi per produrli. La tecnologia a film sottile viene applicata nel processo di produzione del circuito integrato a semiconduttore e lo sviluppo tecnologico è abbastanza maturo. Pertanto, quando si integra il processo, è solo necessario prestare attenzione alla compatibilità dei materiali tra diversi componenti e quindi la progettazione del processo può essere raggiunta. In generale, i componenti passivi integrati IPD a film sottile possono essere fabbricati su diversi substrati a causa delle diverse applicazioni del prodotto. Il substrato può essere selezionato da wafer di silicio, substrati ceramici di allumina e substrati di vetro. La tecnologia integrata del componente passivo IPD a film sottile può integrare resistenze a film sottile, condensatore e induttore in uno, il suo sviluppo tecnologico di processo, tra cui: tecnologia di elaborazione litografica, tecnologia di elaborazione della deposizione di film sottile, tecnologia di elaborazione dell'incisione, tecnologia di elaborazione galvanica, tecnologia di elaborazione della placcatura elettroless. Oltre all'integrazione di componenti passivi, il processo di componenti attivi può anche essere combinato su wafer di silicio per integrare componenti passivi con circuiti di componenti attivi per raggiungere requisiti multifunzionali. (1) Lavorazione della resistenza a film sottile Le resistenze a film sottile sono solitamente fabbricate dal processo di sputtering, il materiale di resistenza è elettroplaccato sul substrato isolante e quindi le tecniche di fotoresist e incisione sono utilizzate per elaborare il modello di resistenza per ottenere il valore di resistenza progettato. Nell'applicazione dei materiali, è necessario considerare il TC