IC封装基板(IC载板)技术概述

 技术文献     |      2020-10-10 18:41:07    |      小编
定义与作用
IC载板(https://www.ibpcb.com/ic-substrate/)定义:用以封装IC裸芯片的基板。

作用:

(1)承载半导体IC芯片。
(2)内部布有线路用以导通芯片与电路板之间连接。
(3)保护、固定、支撑IC芯片,提供散热通道,是沟通芯片与PCB的中间产品。

诞生:20世纪90年代中期,其历史不到20年。BGA(球栅阵列封装)、CSP(芯片尺寸封装)为代表的新型集成电路(IC)高密度封装形式问世,从而产生了一种封装的必要新载体——IC封装基板。

*半导体的发展历程:电子管→晶体管→通孔揷装→表面封装(SMT)→芯片级封装(CSP,BGA)→系统封装(SIP)

*印制板与半导体技术相互依存、靠拢、渗透,紧密配合,PCB才能实现各种芯片、元器件之间的电绝缘和电气连接,提供所要求的电气特性。

技术参数层数,2~十多层;
板厚,通常0.1~1.5mm;
最小板厚公差*0微米;
最小孔径,通孔0.1mm,微孔0.03mm;

*最小线宽/间距,10~80微米;
*最小环宽,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,软金,硬金,镍/钯/金等;
*板子尺寸,≤150*50mm(单一IC载板);

就是说,IC载板要求更精细、高密度、高脚数、小体积,孔、盘、线更小,超薄芯层。因而必须具有精密的层间对位技术、线路成像技术、电镀技术、钻孔技术、表面处理技术。对产品可靠性,对设备和仪器,材料和生产管理全方位地提出了更高的要求。因此,IC载板的技术门槛高,研发不易。

技术难点与传统的PCB制造比较,IC载板要克服的技术难点:

(1)芯板制作技术芯板薄,易变形,尤其是板厚≤0.2mm时,配板结构、板件涨缩、层压参数、层间定位系统等工艺技术需取得突破,从而实现超薄芯板翘曲和压合厚度的有效控制。

(2)微孔技术


*包括:开等窗工艺,激光钻微盲孔工艺,盲孔镀铜填孔工艺。


*开等窗工艺(Conformalmask)是对激光盲孔开窗进行合理补偿,通过开出的铜窗直接定义出盲孔孔径和位置。


*激光钻微孔涉及的指标:孔的形状、上下孔径比、侧蚀、玻纤突出、孔底残胶等。

*盲孔镀铜涉及的指标有:填孔能力、盲孔空洞、凹陷、镀铜可靠性等。

*目前微孔孔径是50~100微米,叠孔层数达到3阶、4阶、5阶。

(3)图形形成和镀铜技术


*线路补偿技术和控制;精细线路制作技术;镀铜厚度均匀性控制技术;精细线路的微蚀量控制技术。

*目前线宽间距要求是20~50微米。镀铜厚度均匀性要求为18*微米,蚀刻均匀性≥90%。

(4)阻焊工艺*包括塞孔工艺,阻焊印制技术等。


*IC载板阻焊表面高度差小于10微米,阻焊和焊盘的表面高度差不超过15微米。

(5)表面处理技术


*镀镍/金的厚度的均匀性;在同一板上既镀软金,也镀硬金工艺;镀镍/钯/金工艺技术。

*可打线的表面涂覆,选择性表面处理技术。

(6)检测能力和产品可靠性测试技术


*配备一批与传统PCB厂不同的检测设备/仪器。


*掌握与常规不同的可靠性检测技术。

(7)综合起来,生产IC载板涉及的工艺技术有十余个方面:

图形动态补偿;镀铜厚度均匀性的图形电镀工艺;全流程材料涨缩控制;表面处理工艺,软金加硬金选择性电镀,镀镍/钯/金工艺技术;

*芯板薄片制作;

*高可靠性检测技术;微孔加工;

*若叠微3阶、4阶、5阶,生产流程;

*多次叠层层压;层压≥4次;钻孔≥5次;电镀≥5次。

*导线图形形成和蚀刻;

*高精度对位系统;

*阻焊塞孔工艺,电镀填微孔工艺;

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IC载板分类

以封装形式区分

(1)BGA载板


*BallGridAiry,其英文缩写BGA,球形阵列封装。


*这类封装的板子散热性、电性能好,芯片管脚可大量增加,应用于300管脚数(pincount)以上的IC封装。

(2)CSP载板


*CSP即chipscalepackaging的英文缩写,芯片级尺寸封装。


*属单一晶片的封装,轻量、小型,其封装尺寸和IC本身尺寸几乎相同或稍大,应用于记忆性产品、通信产品、管脚数不高的电子产品。

(3)覆晶载板


*其英文是FlipChip(FC),将晶片正面翻覆(Flip),以凸块直接连接载板的封装形式。

这类载板具有低讯号干扰,连接电路损耗低,电性能佳,有效率的散热途径等优点。

(4)多芯片模组


*英文是Multi-Chip(MCM),中文叫作多芯(晶)片模组。将多种不同功能的芯片置于同一封装体内。


*这是为电子产品走向轻、薄、短、小于高速无线化的最佳解决方案。用于高阶大型电脑或特种性能电子产品上。


*因有多个芯片在同一封装体内,讯号干扰、散热、细线路设计等目前还没有较完整的解决方案,属于积极发展的产品。

以材料性质分

(1)硬板封装载板


*以环氧树脂、BT树脂、ABF树脂作成的刚性有机封装基板。其产值为IC封装基板的大多数。CTE(热膨胀系数)为13~17ppm/℃。

(2)软板封装载板


*以PI(聚酰亚胺)、PE(聚酯)树脂作成的挠性基材的封装基板,CTE为13~27ppm/℃。

(3)陶瓷基板


*以氧化铝、氮化铝、碳化硅等陶瓷材料作为的封装基板。CTE很小,6~8ppm/℃。

以连接的技术区分

(1)打线接合载板


*金线将IC和载板连接。

(2)TAB载板


*TAB——TapeAutomatedBonding,卷带式自动绑定封装生产。
*芯片内引脚与芯片互联,外引脚与封装板连接。

(3)覆晶接合载板


*Filpchip,将晶片正面翻过来(Filp),后以凸块(Bumping)形式直接与载板连接。

*也叫倒贴
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