Chất nền IC - Thông số kỹ thuật IC Substrate

IC Substrate Definition: Substrate được sử dụng để đóng gói chip IC trần.

Chức năng cơ sở IC

(1) Mang chip IC bán dẫn.

(2) Mạch nội bộ được sử dụng để kết nối giữa chip và bảng.

(3) Bảo vệ, sửa chữa, hỗ trợ chip IC, cung cấp kênh tản nhiệt, là sản phẩm trung gian của chip truyền thông và PCB.

Sự ra đời của chất nền IC: giữa những năm 1990, ít hơn 20 năm. Sự xuất hiện của các hình thức đóng gói mật độ cao mới của mạch tích hợp (IC), chẳng hạn như BGA (gói mảng lưới bóng) và CSP (gói kích thước chip), đã mang lại các tàu sân bay mới cần thiết cho việc đóng gói - chất nền đóng gói IC.

* Phát triển bán dẫn: Van - Transistor - Lắp ráp qua lỗ - Gói bề mặt (SMT) - Gói cấp chip (CSP, BGA) - Gói hệ thống (SIP)

* PCB và công nghệ bán dẫn là phụ thuộc lẫn nhau, chặt chẽ, thâm nhập, phù hợp chặt chẽ, PCB có thể nhận ra cách điện và kết nối điện giữa các chip khác nhau, các thành phần, cung cấp các đặc tính điện cần thiết.

Thông số kỹ thuật Số lớp, 2~10 lớp;

Độ dày của bảng PCB, thường là 0,1~1,5mm;

Dung sai độ dày bảng PCB tối thiểu * 0 micron;

Khẩu độ tối thiểu, thông qua lỗ 0,1mm, micropores 0,03mm;

* Chiều rộng/khoảng cách mẫu tối thiểu, 10~80 micron;

Chiều rộng vòng tối thiểu, 50 micron;

* Dung sai đường viền, 0~50 micron;

* Chôn lỗ mù, trở kháng, khả năng kháng chôn;

* Lớp phủ bề mặt, Ni/Au, vàng mềm, vàng cứng, niken/palladium/vàng, v.v.

* Kích thước bảng là 150 * 50mm (tàu sân bay IC đơn);

Đó là, chất nền IC đòi hỏi một lớp lõi tinh tế hơn, mật độ cao, số chân cao, khối lượng nhỏ, lỗ, đĩa, dây nhỏ hơn và siêu mỏng. Do đó, cần có kỹ thuật liên kết chính xác giữa các lớp, kỹ thuật hình ảnh mẫu, kỹ thuật mạ điện, kỹ thuật khoan và kỹ thuật xử lý bề mặt. Yêu cầu cao hơn về độ tin cậy của sản phẩm, thiết bị và dụng cụ, vật liệu và quản lý sản xuất đã được đặt ra. Do đó, ngưỡng công nghệ cho chất nền IC là rất cao và nghiên cứu và phát triển không dễ dàng.

Khó khăn kỹ thuật So với sản xuất PCB truyền thống, các khó khăn kỹ thuật cần khắc phục của chất nền IC như sau:

(1) Công nghệ sản xuất tấm lõi Tấm lõi mỏng và dễ biến dạng, đặc biệt là khi độ dày tấm là 0,2mm, cần phải đột phá cấu trúc tấm, kính thiên văn tấm, thông số cán, hệ thống định vị bánh sandwich và các công nghệ khác, để đạt được sự kiểm soát hiệu quả của độ cong vênh và độ dày ép của tấm lõi siêu mỏng.

(2) Công nghệ Micropore

* Bao gồm: quá trình mở mặt nạ hàn, quá trình khoan lỗ vi mù bằng laser, quá trình làm đầy mạ đồng cho lỗ mù.

* Quá trình mặt nạ chung (Conformalmask) được sử dụng để bù đắp hợp lý cho việc mở cửa sổ lỗ mù bằng laser và xác định khẩu độ và vị trí của lỗ mù trực tiếp bằng vòng đồng mở.

* Các chỉ số liên quan đến khoan laser micropore: hình dạng lỗ, tỷ lệ khẩu độ trên và dưới, ăn mòn bên, nhô ra sợi thủy tinh, keo dư lỗ, v.v.

* Các chỉ số liên quan đến mạ đồng mù bao gồm: khả năng lấp đầy, khoang lỗ mù, lõm, độ tin cậy của mạ đồng, v.v.

* Hiện tại, kích thước micropore là 50~100 micron và số lượng lỗ nhiều lớp đạt 3, 4 và 5 đơn đặt hàng độ lớn.

(3) Hình thành đồ họa và công nghệ mạ đồng

Chế độ bồi thường công nghệ và kiểm soát; Kỹ thuật chế tác đồ án tinh tế; Công nghệ kiểm soát đồng nhất độ dày mạ đồng; Công nghệ kiểm soát xói mòn vi mô mô hình tốt.

* Yêu cầu khoảng cách chiều rộng mẫu hiện tại là 20~50 micron. Yêu cầu về tính đồng nhất của độ dày mạ đồng là 18 * micron và tính đồng nhất khắc là 90%.

(4) Quá trình hàn điện trở * Bao gồm quá trình cắm lỗ, công nghệ in điện trở hàn, v.v.

* Sự khác biệt về chiều cao giữa bề mặt kháng của chất nền IC là dưới 10 micron và sự khác biệt về chiều cao giữa bề mặt kháng và bề mặt của tấm là dưới 15 micron.

(5) Công nghệ xử lý bề mặt

* Độ đồng nhất của độ dày mạ niken/mạ vàng; Quá trình mạ vàng mềm và cứng được thực hiện trên cùng một tấm; Quá trình mạ niken/palladium/mạ vàng.

* Lớp phủ bề mặt tuyến tính, công nghệ xử lý bề mặt chọn lọc.

(6) Khả năng kiểm tra và công nghệ kiểm tra độ tin cậy của sản phẩm

* Được trang bị nhiều thiết bị kiểm tra/dụng cụ khác nhau từ các nhà máy PCB truyền thống.

* Nắm vững các kỹ thuật kiểm tra độ tin cậy khác với truyền thống.

(7) Nói chung, việc sản xuất chất nền IC liên quan đến hơn mười khía cạnh của công nghệ:

Bù động độ bản vẽ; Quá trình mạ đồ họa với độ đồng đều của độ dày mạ đồng; Toàn bộ quá trình mở rộng vật liệu và kiểm soát co ngót; Quá trình xử lý bề mặt, mạ chọn lọc vàng mềm và cứng, quá trình mạ niken/palladium/vàng;

* Sản xuất tấm lõi wafer;

* Công nghệ kiểm tra độ tin cậy cao; Chế biến vi lỗ;

* Nếu xếp chồng micro3, 4, 5, quy trình sản xuất;

* Nhiều lớp áp lực; Laminate - 4 lần; Khoan lỗ 5 lần; Mạ điện 5 lần.

* Hình thành và khắc mẫu đường;

* Hệ thống căn chỉnh chính xác cao;

* Hàn quá trình cắm lỗ, mạ điện quá trình làm đầy micropore;

Phân loại chất nền IC

Thông qua hình thức đóng gói

（1） BGA

* BallGridAiry, BGA, Gói mảng hình cầu.

* Bảng mạch của gói này có tản nhiệt tốt, hiệu suất điện tốt, chân chip có thể được tăng lên rất nhiều, phù hợp với gói IC trên 300 chân (pincount).

（2） CSP

* CSP, gói cấp chip, gói kích thước cấp chip.

* Là một gói chip đơn, trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ, kích thước gói của nó gần giống với kích thước của IC chính nó hoặc lớn hơn một chút, được sử dụng cho các sản phẩm lưu trữ, sản phẩm truyền thông, sản phẩm điện tử với số lượng pin không cao.

(3) Tấm PCB tinh thể tráng

* FlipChip (FC) là một gói trong đó một flip phía trước của chip (Flip) và các khối lồi được kết nối trực tiếp với PCB.

Loại chất nền này có ưu điểm là nhiễu tín hiệu thấp, mất mạch kết nối thấp, hiệu suất điện tốt và hiệu quả tản nhiệt cao.

(4) Mô-đun đa chip

* Mô-đun đa chip (MCM) Nhiều chip với các chức năng khác nhau trong cùng một gói.

* Đây là giải pháp tốt nhất cho các thiết bị điện tử nhẹ, mỏng, ngắn và thấp hơn không dây tốc độ cao. Được sử dụng trong các máy tính lớn cấp cao hoặc các thiết bị điện tử hiệu suất đặc biệt.

* Do có nhiều chip trong cùng một gói, nhiễu tín hiệu, tản nhiệt, thiết kế dây mỏng, v.v., không có giải pháp hoàn chỉnh hơn, thuộc về sự phát triển tích cực của sản phẩm.

Theo đặc tính vật liệu

(1) Bảng mạch PCB cứng. Niêm phong tải PCB

* Chất nền đóng gói hữu cơ cứng nhắc được làm bằng nhựa epoxy, BT, ABF. Giá trị sản xuất của nó chiếm phần lớn chất nền đóng gói IC. CTE (Hệ số giãn nở nhiệt) dao động từ 13 đến 17 ppm/C.

(2) Bảng mềm niêm phong tải PCB.

* Chất nền gói linh hoạt được làm từ nhựa PI (polyimide), PE (polyester), CTE là 13~27ppm/C.

(3) Chất nền gốm

* Nhôm oxit, nhôm nitride, silicon carbide và các vật liệu gốm khác làm chất nền đóng gói. CTE rất nhỏ, 6~8ppm/C.

Được biết đến với công nghệ kết nối

(1) Chế độ chơi để tham gia bảng mang

* Dây vàng kết nối IC với PCB.

(2) Bảng mạch in nhãn

* TAB - Băng dính tự động

* Pin bên trong của chip được kết nối với chip, pin bên ngoài được kết nối với bảng gói.

(3) Bao gồm PCB liên kết tinh thể.

* Filpchip, chip bị va chạm bởi Filp và được kết nối trực tiếp với chất nền IC.