IC 封裝基板技術(shù)隨著電子產(chǎn)品微小型化、多功能化和信號傳輸高頻高速數(shù)字化,要求 PCB 迅速走向高密 度化、高性能化和高可靠性發(fā)展。為了適應(yīng)這個要求,不僅 PCB 迅速走向 HDIBUM 板、嵌 入(集成)元件 PCB 等,而且 IC 封裝基板已經(jīng)迅速由無機基板(陶瓷基板)走向有機基板 (PCB 板) 。有機 IC 封裝基板是在 HDI/BUM 板的基礎(chǔ)上繼續(xù)‘深化(高密度化) ’而發(fā)展起 來的,或者說 IC 封裝基板是具更高密度化的 HDI/BUM 板。 1 封裝基板的提出及其類型 1.1 有機封裝基板的提出 封裝基板是用于把多個一級(可用二級)封裝 IC 組件再封(組)裝形成更大密度與容量 2 的一種基板。由于這類基板的封裝密度很高,因此,其尺寸都不大,大多數(shù)為≤50*70mm 。 過去主要是采用陶瓷基板,現(xiàn)在迅速走向高密度 PCB 封裝基板。 (1)陶瓷封裝基板。 陶瓷封裝基板的應(yīng)用已有幾十年的歷史了,基優(yōu)點是 CTE 較小,導(dǎo)熱率較高。但是,隨 著高密度化、特別是信號傳輸高頻高速數(shù)字化的發(fā)展,陶瓷封裝基板遇到了嚴厲的挑戰(zhàn)。 ① 介電常數(shù)ε r 大(6∽8) 。 信號傳輸速度 V 是由來介電常數(shù)ε r 決定的,如下式可得知。
V=k·C/(ε r)1/2 其中:k——為常數(shù);C——光速。這就是說,采用較小的介電常數(shù)ε r,就可以得到較 高的信號傳輸速度。還有特性阻抗值等問題。 ②密度低。L/S≥O.1mm,加上厚度厚、孔徑大,不能滿足 IC 高集成度的要求。 ③電阻大。大多采用鉬形成的導(dǎo)線,其電阻率(燒結(jié)后)比銅大三倍多或更大,發(fā)熱 量大和影響電氣性能。 ④基板尺寸不能大,影響密度和容量提高。由于陶瓷基板的脆性大,不僅尺寸不能大, 而且生產(chǎn)、組裝和應(yīng)用等都要格外小心。 ⑤薄型化困難。厚度較厚,大多數(shù)為 1mm 以上。 ⑥成本高。 (2)有機(PCB)基板。 有機(PCB)基板,剛好與陶瓷封裝基板相反。 ①介電常數(shù)ε r ?。蛇x擇性大,大多用 3∽4 的材料) 。 ②高密度化好。L/S 可達到 20∽50?m,介質(zhì)層薄,孔徑小。 ③電阻小。發(fā)熱低,電氣性能好。 2 ④基板尺寸可擴大。大多數(shù)為≤70*100mm 。 ⑤可薄型化,目前,雙面/四層板,可達到 100∽300?m。 ⑥成本低。 在 1991 年,由日本野洲研究所開發(fā)的用于樹脂密封的倒芯片安裝和倒芯片鍵合(連接) 的 PCB 和 HDI/BUM 板,這些有機封裝基板和 HDI/BUM 板等比陶瓷基板有更優(yōu)越的的有 利因素和條件,使它作為 IC 的裸芯片封裝用基板是非常合適的,特別是用于倒芯片(FC) 的金屬絲的封裝上ic芯片金屬,既解決了封裝的 CTE 匹配問題,又解決了高密度芯片的安裝的可行性 問題。
關(guān)于 PCB 基板的 CTE 較大和導(dǎo)熱差方面,可以通過改進和選擇 CCL 基材得到較好的解 決。 1.2 IC 封裝基板的類型1.2.1 IC 封裝基板主要的兩個問題。 (1)搭載裸芯片的封裝基板與所要封裝元(組)件的 CTE(熱膨脹系數(shù))匹配(兼容) 。 (2)搭載裸芯片的封裝基板的高密度化,要滿足裸芯片的高集成度要求。 1.2.2 封裝基板的三種類型。 到目前為止,用于裸芯片的封裝基板有三種類型,如表 1 和圖 1 所示。 從本質(zhì)上來說,PCB 是為元(組)件提供電氣互連和機械(物理)支撐的。在今天的電 子封裝市場上,主要存在著三種類型的的封裝: (1) 有機基板的封裝, CTE 為 13∽19ppm/℃, 其 采用金屬絲鍵合 (WB) 然后, BGA/?BGA , 再 焊接到 PCB 板上; (2) 陶瓷基板封裝, CTE 為 6∽8ppm/℃, 其 由于陶瓷基板的缺點, 逐步采用 6∽8ppm/℃ 有機封裝基板; (3)與晶圓片匹配的有機封裝。既理想的尺寸與速度(即芯片級)匹配的封裝,如采用 特別低的 CTE 封裝基板與晶圓(片)級封裝 (WLP, wafer level package) 直接芯片安裝 、 (DDA, direct die attach)匹配的安裝,其 CTE 接近 2∽4ppm/℃(參見表 1) 。
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