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集成電路基板

集成電路基板 - IC封裝基板(IC substrate)科技概述

集成電路基板

集成電路基板 - IC封裝基板(IC substrate)科技概述

IC封裝基板(IC substrate)科技概述

2021-08-09
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Author:T.Kim

IC基板定義:用於封裝裸IC晶片的基板。


IC基板功能

(1)攜帶電晶體IC晶片。

(2)內部電路用於晶片和電路板之間的連接。

(3)保護、固定、支撐IC晶片,提供散熱通道,是通信晶片和PCB的中間產品。

IC封裝

IC基板誕生:20世紀90年代中期,不到20年。 新的集成電路(IC)高密度封裝形式的出現,如BGA(球栅陣列封裝)和CSP(晶片尺寸封裝),為封裝帶來了必要的新載體——IC封裝基板。


*電晶體開發:閥門-電晶體-通孔組裝-表面封裝(SMT)-晶片級封裝(CSP、BGA)-系統封裝(SIP)

*PCB和電晶體科技是相互依存、緊密、滲透、緊密配合的,PCB可以實現各種晶片、元器件之間的電力絕緣和電力連接,提供所需的電力特性。


技術參數層數,2~10層;

PCB板厚度,通常為0.1~1.5mm;

最小PCB板厚度公差*0微米;

最小孔徑,通孔0.1mm,微孔0.03mm;

*最小圖案寬度/間距,10~80微米;

最小環寬,50微米;

*輪廓公差,0~50微米;

*埋地盲孔、阻抗、埋地電阻容量;

*表面塗層、Ni/Au、軟金、硬金、鎳/鈀/金等。

*電路板尺寸為150*50mm(單IC載體);


也就是說,IC基板需要更精細、高密度、高英尺數、小體積、孔、盤、線更小、超薄的核心層。 囙此,需要精確的層間對準科技、圖案成像科技、電鍍科技、鑽孔科技和表面處理科技。 對產品可靠性、設備儀器、資料和生產管理提出了更高的要求。 囙此,IC基板的科技門檻很高,研發也不容易。


科技難點與傳統PCB製造相比,IC基板需要克服的科技難點如下:

(1)芯板生產科技芯板薄,易變形,特別是當板材厚度為0.2mm時,需要對板材結構、板材伸縮、層壓參數、夾層定位系統等科技進行突破,從而實現超薄芯板翹曲和壓制厚度的有效控制。

(2)微孔科技

*包括:焊料掩模開孔工藝、雷射鑽孔微盲孔工藝、盲孔鍍銅填充工藝。

*共形掩模(Conformalmask)工藝用於對雷射盲孔視窗打開進行合理補償,並通過打開的銅環直接定義盲孔的孔徑和位置。

*雷射鑽孔微孔涉及的名額:孔形、上下孔徑比、側面腐蝕、玻璃纖維突出、孔底殘留膠等。

*盲孔鍍銅涉及的名額包括:填充能力、盲孔腔、凹陷、鍍銅可靠性等。

*現時,微孔尺寸為50~100微米,分層孔的數量達到3、4和5個數量級。

(3)圖形形成和鍍銅科技

模式補償科技與控制; 精細圖案製作科技; 鍍銅厚度均勻性控制科技; 精細圖案微侵蝕控制科技。

*現時的圖案寬度間距要求為20~50微米。 鍍銅厚度均勻性要求為18*微米,蝕刻均勻性為90%。

(4)焊接電阻工藝*包括塞孔工藝、焊接電阻印刷科技等。

*IC基板的阻焊面之間的高度差小於10微米,阻焊面與焊盤表面之間的高度差值小於15微米。

(5)表面處理科技

*鍍鎳/鍍金厚度均勻性; 在同一塊板上進行軟硬鍍金工藝; 鍍鎳/鈀/鍍金工藝。

*線性表面塗層,選擇性表面處理科技。

(6)測試能力和產品可靠性測試技術

*配備了許多不同於傳統PCB工廠的測試設備/儀器。

*掌握不同於傳統的可靠性測試技術。

(7)一般來說,IC基板的生產涉及十多個方面的科技:

圖形動態補償; 鍍銅厚度均勻性的圖形電鍍工藝; 全過程資料膨脹和收縮控制; 表面處理工藝、軟金和硬金選擇性電鍍、鎳/鈀/金鍍層工藝;

*芯板晶圓生產;

*高可靠性檢測科技; 微孔加工;

*如果堆疊微3、4、5,生產工藝;

*多重層壓壓力; 層壓板-4次; 鑽孔5次; 電鍍5次。

*線圖案形成和蝕刻;

*高精度對準系統;

*焊接塞孔工藝、電鍍填充微孔工藝;


IC基板分類

通過封裝的形式

包裝趨勢

(1)BGA

*BallGridAiry、BGA、球面陣列封裝。

*這種封裝的電路板散熱性好,電力效能好,晶片引脚可以大大新增,適用於300引脚數(pincount)以上的IC封裝。

(2)CSP

*CSP、晶片級封裝、晶片級尺寸封裝。

*是一種單晶片封裝,重量輕,體積小,其封裝尺寸與IC本身尺寸幾乎相同或稍大,用於存儲產品、通信產品、引脚數不高的電子產品。

(3)塗層水晶PCB板

*FlipChip(FC)是一種封裝,其中晶片的正面翻轉(Flip),凸塊直接連接到PCB。

這種類型的基板具有訊號干擾低、連接電路損耗低、電力效能好、散熱效率高等優點。

(4)多晶片模塊

*多晶片(MCM)模塊同一封裝中具有不同功能的多個晶片。

*這是電子產品輕、薄、短、低於高速無線的最佳解決方案。 用於高階大型電腦或特殊效能電子產品。

*由於同一封裝中有多個晶片,訊號干擾、散熱、細線設計等,沒有更完整的解決方案,這屬於產品的積極開發。


按資料特性

(1)硬PCB板。 密封加載PCB

*由環氧樹脂、BT、ABF樹脂製成的剛性有機封裝基板。 其產值占IC封裝基板的大部分。 CTE(熱膨脹係數)的範圍為13至17ppm/攝氏度。

(2)軟板密封加載PCB。

*封裝基板由PI(聚醯亞胺)、PE(聚酯)樹脂製成的柔性基板,CTE為13~27ppm/攝氏度。

(3)陶瓷基板

*氧化鋁、氮化鋁、碳化矽等陶瓷材料作為封裝基板。 CTE很小,6~8ppm/攝氏度。


以連接科技而聞名

(1)播放模式以接合承載板

*金線將IC連接到PCB。

(2)標籤印刷電路板

*TAB--膠帶自動粘合

*晶片的內引脚與晶片連接,外引脚與封裝板連接。

(3)覆蓋晶體鍵合PCB。

*Filpchip,晶片被Filp碰撞並直接連接到IC基板。