IC封装基板技术概述：定义、参数、难点及分类详解 - ibpcb

 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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