Chất nền IC - Vật liệu chính của chất nền gói IC là gì

Chất nền đóng gói là chi phí lớn nhất cho gói IC, chiếm hơn 30%. Chi phí đóng gói IC bao gồm chất nền đóng gói, vật liệu đóng gói, khấu hao thiết bị và thử nghiệm, trong đó chi phí của chất nền IC chiếm hơn 30%. Nó có chi phí cao nhất cho gói IC và chiếm một vị trí quan trọng trong gói IC. Đối với chất nền IC, vật liệu chất nền bao gồm lá đồng, chất nền, màng khô (thạch cao rắn), màng ướt (thạch cao lỏng) và vật liệu kim loại (bóng đồng, hạt niken và muối vàng), trong đó chất nền chiếm hơn 30% và là kết thúc có chi phí cao nhất cho chất nền IC.

1. Một trong những nguyên liệu chính: lá đồng tương tự như PCB, lá đồng cần thiết cho chất nền IC cũng là lá đồng điện phân, cần phải là lá đồng siêu mỏng và đồng nhất, độ dày có thể thấp tới 1,5 μm, thường là 2-18 μm, trong khi độ dày lá đồng được sử dụng trong PCB truyền thống là 18 μm, khoảng 35 μm. Giá của lá đồng siêu mỏng cao hơn lá đồng điện phân thông thường và khó xử lý hơn.

2. Nguyên liệu chính thứ hai: chất nền của chất nền IC tương tự như tấm ốp đồng của PCB, chủ yếu được chia thành ba loại: chất nền cứng, chất nền phim linh hoạt và chất nền gốm đồng nung. Trong đó, chất nền cứng và chất nền linh hoạt có không gian phát triển lớn hơn, mà sự phát triển của chất nền gốm sứ có xu hướng chậm lại.

Các cân nhắc chính đối với chất nền IC bao gồm các yêu cầu như ổn định kích thước, đặc tính tần số cao, khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt.

Hiện nay, có ba loại vật liệu chính cho chất nền đóng gói cứng, cụ thể là vật liệu BT, vật liệu ABF và vật liệu MIS;

Vật liệu bề mặt bao bì linh hoạt chủ yếu bao gồm nhựa PI (polyimide) và PE (polyester). Vật liệu bề mặt bao bì gốm chủ yếu là vật liệu gốm như nhôm oxit, nhôm nitride và silicon carbide.

Chất nền cứng nhắc: Vật liệu nhựa BT, ABF, MIS1.BT

Tên đầy đủ của nhựa BT là nhựa bismaleylamide triazine, được phát triển bởi Mitsubishi Gas, Nhật Bản. Mặc dù thời gian cấp bằng sáng chế cho nhựa BT đã kết thúc, Mitsubishi Gas vẫn dẫn đầu trong việc phát triển và ứng dụng nhựa BT. Nhựa BT có nhiều ưu điểm như Tg cao, chịu nhiệt cao, chống ẩm, hằng số điện môi thấp (DK) và yếu tố tiêu tán thấp (Df), nhưng nó cứng hơn so với chất nền FC được làm bằng ABF do lớp sợi thủy tinh. Hệ thống dây điện rắc rối hơn, độ khó của khoan laser cao hơn, nó không thể đáp ứng yêu cầu của đường nét tốt, nhưng nó có thể ổn định kích thước để ngăn chặn sự giãn nở nhiệt và co lại ảnh hưởng đến tỷ lệ đường nét tốt. Do đó, vật liệu BT chủ yếu được sử dụng trong các mạng có yêu cầu độ tin cậy cao. Chip và chip logic lập trình. Hiện nay, chất nền BT chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm như chip MEMS điện thoại di động, chip truyền thông và chip nhớ. Với sự phát triển nhanh chóng của chip LED, việc sử dụng chất nền BT trong gói chip LED cũng đang phát triển nhanh chóng.

2. Vật liệu ABF

Vật liệu ABF là một vật liệu do Intel thống trị để sản xuất các bảng vận chuyển cao cấp như chip lộn ngược. So với chất nền BT, vật liệu ABF có thể được sử dụng làm IC với mạch mỏng hơn, phù hợp với số pin cao và truyền tải cao, chủ yếu được sử dụng trên các chip cao cấp lớn như CPU, GPU và chipset. Là một vật liệu xếp chồng lên nhau, ABF có thể được sử dụng làm mạch bằng cách gắn trực tiếp ABF vào chất nền lá đồng và không yêu cầu quá trình liên kết ép nóng. Trước đây, ABFFC có vấn đề về độ dày. Tuy nhiên, với công nghệ của chất nền lá đồng ngày càng tiên tiến, ABFFC có thể giải quyết vấn đề độ dày miễn là tấm mỏng được sử dụng. Trong những ngày đầu, chất nền ABF chủ yếu được sử dụng trong CPU trong máy tính và máy chơi game. Với sự gia tăng của điện thoại thông minh và những thay đổi trong công nghệ đóng gói, ngành công nghiệp ABF đã xuống dốc, nhưng trong những năm gần đây, tốc độ mạng đã được cải thiện và những đột phá công nghệ đã dẫn đến các ứng dụng điện toán hiệu suất cao mới. Nhu cầu ABF một lần nữa được tăng lên. Từ xu hướng công nghiệp, chất nền ABF có thể theo kịp với quy trình sản xuất chất bán dẫn tiên tiến và đáp ứng các yêu cầu về chiều rộng/khoảng cách dòng tốt. Tiềm năng tăng trưởng thị trường trong tương lai là có thể dự đoán được. Do công suất hạn chế, các nhà lãnh đạo ngành đã bắt đầu mở rộng sản xuất. Vào tháng 5 năm 2019, Xingxing thông báo rằng họ dự kiến sẽ đầu tư 20 tỷ nhân dân tệ từ năm 2019 đến năm 2022 để mở rộng nhà máy sản xuất chất nền chip đảo ngược IC cao cấp và phát triển mạnh mẽ chất nền ABF. Trong trường hợp của các nhà sản xuất Đài Loan khác, Jingshan dự kiến sẽ chuyển sản xuất chất nền tương tự sang ABF và Nanjing cũng đang tiếp tục tăng công suất.

3. Chất nền MIS

Công nghệ đóng gói chất nền MIS là một loại công nghệ mới hiện đang phát triển nhanh chóng trong thị trường analog, điện IC và tiền tệ kỹ thuật số. MIS khác với chất nền truyền thống ở chỗ nó chứa một hoặc nhiều lớp cấu trúc đóng gói sẵn, mỗi lớp được kết nối với nhau bằng đồng mạ điện để cung cấp kết nối điện trong quá trình đóng gói. MIS có thể thay thế một số gói truyền thống như gói QFN hoặc gói dựa trên khung chì vì MIS có khả năng định tuyến tốt hơn, hiệu suất điện và nhiệt tốt hơn và hình dạng nhỏ hơn.

Chất nền linh hoạt: PI, PE

Nhựa PI và PE được sử dụng rộng rãi trong chất nền PCB và IC linh hoạt, đặc biệt là chất nền IC băng dính. Chất nền phim linh hoạt chủ yếu được chia thành ba lớp chất nền dính và hai lớp chất nền không dính. Ban đầu, tấm cao su ba lớp chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử quân sự như tên lửa phóng, tên lửa hành trình và vệ tinh vũ trụ, sau đó được mở rộng sang các chip điện tử dân dụng khác nhau; Không có tấm cao su có độ dày nhỏ hơn, phù hợp với hệ thống dây mật độ cao và chịu nhiệt. Giảm và giảm có lợi thế rõ rệt. Sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô và các lĩnh vực khác, là hướng phát triển chính của chất nền đóng gói linh hoạt trong tương lai.

Nhà máy vật liệu cơ bản thượng nguồn rất nhiều, kỹ thuật trong nước tương đối yếu kém. Chất nền vật liệu cốt lõi của chất nền gói IC rất đa dạng, các nhà sản xuất thượng nguồn chủ yếu là các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài. Lấy vật liệu BT và ABF được sử dụng phổ biến nhất làm ví dụ. Các nhà sản xuất chất nền cứng lớn trên toàn thế giới là MGC của Nhật Bản và Doosan và LG của Hitachi Hàn Quốc. Vật liệu ABF chủ yếu được sản xuất bởi Ajinomoto Nhật Bản và đất nước này chỉ mới bắt đầu.