IC封裝基板技術(shù)概述：定義、參數(shù)、難點(diǎn)及分類詳解 - ibpcb

 技術(shù)文獻(xiàn)     |      2020-10-10 18:41:07    |      小編
定義與作用
IC載板（http://www.gxxea.com/ic-substrate/）定義：用以封裝IC裸芯片的基板。

作用：

（1）承載半導(dǎo)體IC芯片。
（2）內(nèi)部布有線路用以導(dǎo)通芯片與電路板之間連接。
（3）保護(hù)、固定、支撐IC芯片，提供散熱通道，是溝通芯片與PCB的中間產(chǎn)品。

誕生：20世紀(jì)90年代中期，其歷史不到20年。BGA（球柵陣列封裝）、CSP（芯片尺寸封裝）為代表的新型集成電路（IC）高密度封裝形式問世，從而產(chǎn)生了一種封裝的必要新載體——IC封裝基板。

*半導(dǎo)體的發(fā)展歷程：電子管→晶體管→通孔揷裝→表面封裝（SMT）→芯片級(jí)封裝（CSP，BGA）→系統(tǒng)封裝(SIP）

*印制板與半導(dǎo)體技術(shù)相互依存、靠攏、滲透，緊密配合，PCB才能實(shí)現(xiàn)各種芯片、元器件之間的電絕緣和電氣連接，提供所要求的電氣特性。

技術(shù)參數(shù)層數(shù)，2～十多層；
板厚，通常0.1～1.5mm；
最小板厚公差*0微米；
最小孔徑，通孔0.1mm，微孔0.03mm；

*最小線寬/間距，10~80微米；
*最小環(huán)寬，50微米；
*外形公差，0~50微米；
*埋盲孔，阻抗，埋阻容；
*表面涂覆，Ni/Au，軟金，硬金，鎳/鈀/金等；
*板子尺寸，≤150*50mm（單一IC載板）；

就是說，IC載板要求更精細(xì)、高密度、高腳數(shù)、小體積，孔、盤、線更小，超薄芯層。因而必須具有精密的層間對(duì)位技術(shù)、線路成像技術(shù)、電鍍技術(shù)、鉆孔技術(shù)、表面處理技術(shù)。對(duì)產(chǎn)品可靠性，對(duì)設(shè)備和儀器，材料和生產(chǎn)管理全方位地提出了更高的要求。因此，IC載板的技術(shù)門檻高，研發(fā)不易。

技術(shù)難點(diǎn)與傳統(tǒng)的PCB制造比較，IC載板要克服的技術(shù)難點(diǎn)：

（1）芯板制作技術(shù)芯板薄，易變形，尤其是板厚≤0.2mm時(shí)，配板結(jié)構(gòu)、板件漲縮、層壓參數(shù)、層間定位系統(tǒng)等工藝技術(shù)需取得突破，從而實(shí)現(xiàn)超薄芯板翹曲和壓合厚度的有效控制。

（2）微孔技術(shù)


*包括：開等窗工藝，激光鉆微盲孔工藝，盲孔鍍銅填孔工藝。


*開等窗工藝（Conformalmask）是對(duì)激光盲孔開窗進(jìn)行合理補(bǔ)償，通過開出的銅窗直接定義出盲孔孔徑和位置。


*激光鉆微孔涉及的指標(biāo)：孔的形狀、上下孔徑比、側(cè)蝕、玻纖突出、孔底殘膠等。

*盲孔鍍銅涉及的指標(biāo)有：填孔能力、盲孔空洞、凹陷、鍍銅可靠性等。

*目前微孔孔徑是50~100微米，疊孔層數(shù)達(dá)到3階、4階、5階。

（3）圖形形成和鍍銅技術(shù)


*線路補(bǔ)償技術(shù)和控制；精細(xì)線路制作技術(shù)；鍍銅厚度均勻性控制技術(shù)；精細(xì)線路的微蝕量控制技術(shù)。

*目前線寬間距要求是20~50微米。鍍銅厚度均勻性要求為18*微米，蝕刻均勻性≥90%。

（4）阻焊工藝*包括塞孔工藝，阻焊印制技術(shù)等。


*IC載板阻焊表面高度差小于10微米，阻焊和焊盤的表面高度差不超過15微米。

（5）表面處理技術(shù)


*鍍鎳/金的厚度的均勻性；在同一板上既鍍軟金，也鍍硬金工藝；鍍鎳/鈀/金工藝技術(shù)。

*可打線的表面涂覆，選擇性表面處理技術(shù)。

（6）檢測(cè)能力和產(chǎn)品可靠性測(cè)試技術(shù)


*配備一批與傳統(tǒng)PCB廠不同的檢測(cè)設(shè)備/儀器。


*掌握與常規(guī)不同的可靠性檢測(cè)技術(shù)。

（7）綜合起來，生產(chǎn)IC載板涉及的工藝技術(shù)有十余個(gè)方面：

圖形動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；鍍銅厚度均勻性的圖形電鍍工藝；全流程材料漲縮控制；表面處理工藝，軟金加硬金選擇性電鍍，鍍鎳/鈀/金工藝技術(shù)；

*芯板薄片制作；

*高可靠性檢測(cè)技術(shù)；微孔加工；

*若疊微3階、4階、5階，生產(chǎn)流程；

*多次疊層層壓；層壓≥4次；鉆孔≥5次；電鍍≥5次。

*導(dǎo)線圖形形成和蝕刻；

*高精度對(duì)位系統(tǒng)；

*阻焊塞孔工藝，電鍍填微孔工藝；

圖片
IC載板分類

以封裝形式區(qū)分

（1）BGA載板


*BallGridAiry，其英文縮寫B(tài)GA，球形陣列封裝。


*這類封裝的板子散熱性、電性能好，芯片管腳可大量增加，應(yīng)用于300管腳數(shù)（pincount）以上的IC封裝。

（2）CSP載板


*CSP即chipscalepackaging的英文縮寫，芯片級(jí)尺寸封裝。


*屬單一晶片的封裝，輕量、小型，其封裝尺寸和IC本身尺寸幾乎相同或稍大，應(yīng)用于記憶性產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、管腳數(shù)不高的電子產(chǎn)品。

（3）覆晶載板


*其英文是FlipChip（FC），將晶片正面翻覆（Flip），以凸塊直接連接載板的封裝形式。

這類載板具有低訊號(hào)干擾，連接電路損耗低，電性能佳，有效率的散熱途徑等優(yōu)點(diǎn)。

（4）多芯片模組


*英文是Multi-Chip（MCM），中文叫作多芯（晶）片模組。將多種不同功能的芯片置于同一封裝體內(nèi)。


*這是為電子產(chǎn)品走向輕、薄、短、小于高速無線化的最佳解決方案。用于高階大型電腦或特種性能電子產(chǎn)品上。


*因有多個(gè)芯片在同一封裝體內(nèi)，訊號(hào)干擾、散熱、細(xì)線路設(shè)計(jì)等目前還沒有較完整的解決方案，屬于積極發(fā)展的產(chǎn)品。

以材料性質(zhì)分

（1）硬板封裝載板


*以環(huán)氧樹脂、BT樹脂、ABF樹脂作成的剛性有機(jī)封裝基板。其產(chǎn)值為IC封裝基板的大多數(shù)。CTE（熱膨脹系數(shù)）為13～17ppm/℃。

（2）軟板封裝載板


*以PI（聚酰亞胺）、PE（聚酯）樹脂作成的撓性基材的封裝基板，CTE為13～27ppm/℃。

（3）陶瓷基板


*以氧化鋁、氮化鋁、碳化硅等陶瓷材料作為的封裝基板。CTE很小，6～8ppm/℃。

以連接的技術(shù)區(qū)分

（1）打線接合載板


*金線將IC和載板連接。

（2）TAB載板


*TAB——TapeAutomatedBonding，卷帶式自動(dòng)綁定封裝生產(chǎn)。
*芯片內(nèi)引腳與芯片互聯(lián)，外引腳與封裝板連接。

（3）覆晶接合載板


*Filpchip，將晶片正面翻過來（Filp），后以凸塊（Bumping）形式直接與載板連接。

*也叫倒貼
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