集成电路封装基板工艺

SchoolofMicroelectronicsXIDIANUNIVERSITY第八讲基板技术张艺蒙[e-mail]电子封装原理与技术1封装基板简介•封装基板正在成为封装领域一个重要的和发展迅速的行业，国内现在的基板主要依靠进口，如日韩以及台湾地区等等。电子封装原理与技术2ITRS中关于基板技术的描述电子封装原理与技术3•InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors，2005Edition，AssemblyandPackaging–AssemblyandPackagingDifficultChallenges–Near-term–AssemblyandPackagingDifficultChallenges–Long-term–Packagesubstratesareboththemostexpensivecomponentofmostpackagesandthefactorlimitingpackageperformance.ThetechnologyofpackagesubstrateswillneedtobeexpandedinseveralareasifthecostandperformanceprojectionsoftheRoadmaparetobemet.基板【互连类型】基板互连如何实现？基板互连【多层陶瓷基板】多层陶瓷基板StackedViaStructure多层陶瓷基板CordieriteGlass-Ceramic/CuSubstrate（70层）多层陶瓷基板技术电子封装原理与技术9基板互连【微孔叠压基板】基板互连【微孔叠压基板】流程BGA及CSP有机基板工艺电子封装原理与技术12内层引线图形化电子封装原理与技术13内层规则电子封装原理与技术14钻孔电子封装原理与技术15层间互连---DogBone电子封装原理与技术16外层引线图形化电子封装原理与技术17阻焊膜（绿油）电子封装原理与技术18双面PBGA基板的制造流程电子封装原理与技术19双面PBGA基板的制造流程电子封装原理与技术20双面PBGA基板的制造流程电子封装原理与技术21UV显影双面PBGA基板的制造流程电子封装原理与技术22加成法4层（1/2/1）基板工艺电子封装原理与技术23减成法4层（1/2/1）基板工艺电子封装原理与技术24多层PBGA基板•6层PBGA基板结构示意图电子封装原理与技术25高密度BGA基板互连技术电子封装原理与技术26机械钻孔破坏多层基板内层线路完整性，导致不必要的寄生电容等大孔径将占据元件组装面积、减小布线面积，不利于高密度封装受机械钻孔能力的限制，导致成本的升高电镀能力的限制（高的深宽比）积层（增层）法基板的制造电子封装原理与技术27积层技术的提出与引入•传统多层镀通孔PCB中，板上超过50%的面积用于通孔及相关焊盘。•盲孔和埋孔技术是一个发展阶段。•通过控制钻孔深度及层压技术。•积层技术引入，对于HDI（HighDensityInterconnect）基板特别有意义。电子封装原理与技术28ITRS的描述•Theinventionofbuild-uptechnologyintroducedredistributionlayersontopofcores.Whilethebuild-uplayersemployedfinelinetechnologyandblindvias,thecoresessentiallycontinuedtouseprintedwiringboardtechnologywithshrinkingholediameters.•Thenextstepintheevolutionofsubstrateswastodevelophighdensitycoreswhereviadiameterswereshrunktothesamescaleastheblindviasi.e.50μm.•Thefulladvantageofthedensecoretechnologyisrealizedwhenlinesandspacesarereducedto25μmorless.Thinphotoresists(15μm)andhighadhesion,lowprofilecopperfoilsareessentialtoachievesuchresolution.•Inparallelcorelesssubstratetechnologiesarebeingdeveloped.Oneofthemorecommonapproachesistoformviasinasheetofdielectricmaterialandtofilltheviaswithametalpastetoformthebasicbuildingblock.Thedielectricmaterialshavelittleornoreinforcingmaterial.Controlofdimensionalstabilityduringprocessingwillbeessential.电子封装原理与技术29积层技术发展•光致微孔技术(Photo-Via)–1993年IBM（日本）公司率先提出；•激光烧蚀微孔技术(LaserVia)–1992年由Siemens-Nixdorf公司提出；•等离子体微孔技术(PlasmaVia)–1994年瑞士Diconex公司首先报道。电子封装原理与技术30Photo-via•利用光敏介质作为感光介质层（Photo-ImageableDielectric），先在完工的双面核心板上涂布PID层，并针对特定孔位进行光刻，再以化学镀铜与电镀铜进行全面加成；也可通过银浆等进行填孔。可多次积层得到高密薄形的Buildup多层板。•其中IBM公司l989年在日本Yasu工厂推出SLC制程(SurfaceLaminarCircuits)，采用CibaProbimer52作为感光介质，得到3mil/3mil之基板。电子封装原理与技术31Laservia•二氧化碳激光:•是利用CO2及掺杂其它如N2、He、CO等气体，产生脉冲红外激光，用于ResinCoatedCopperFoil（RCC），一般采取选择性铜蚀刻去除需要激光钻孔位置的铜，再以CO2激光得到盲孔。•YAG激光：•固体激光器，高能量可以直接穿透铜皮得到盲孔。•准分子激光电子封装原理与技术32ChemicalEtching•当孔位铜箔被蚀刻去除后，以强碱性化学溶液对特殊配方的基材进行腐蚀，直到露出底部铜后即得到被淘空的盲孔。电子封装原理与技术33成孔技术比较电子封装原理与技术34不同钻孔方式比较电子封装原理与技术35盘内互连孔（ViainPad）电子封装原理与技术36•高密度•可靠性问题（焊接时的空洞等等）几种BUM基板结构示意（I）电子封装原理与技术37几种BUM基板结构示意（II）电子封装原理与技术383/2/3BuildupFCBGAProfile电子封装原理与技术39微孔叠压基板断面效果图微孔叠压基板两种方式微孔叠压基板微孔叠压基板StackedViaswithElectricallyConductiveAdhesives微孔叠压基板CORE微孔叠压基板CORE/FIRSTLAYER微孔叠压基板Via/Internate微孔叠压基板SECONDLAYER/ViaDrilling微孔叠压基板Internate/SR微孔叠压基板3F2F1FC1BC2B3B6层：2电源层；（2＋2）信号层BUMPING增强型BGA(EBGA)基板•增强型BGA-----EnhancedBGA•SuperBGA(SBGA),SuperThinBGA(STBGA),ViperBGA(VBGA),……•UltraBGA,……电子封装原理与技术50SBGA基板制造流程（I）电子封装原理与技术51SBGA基板制造流程（II）电子封装原理与技术52UltraBGA基板制造流程(I)电子封装原理与技术53UltraBGA基板制造流程(II)电子封装原理与技术54LaserVia关键技术rough关键技术PTH关键技术PTH关键技术EmbeddedPassives•Atypicalmultilayersubstratethatdevelopedusinglowtemperatureco-firedceramic(LTCC)techniques电子封装原理与技术59Embeddedresistor电子封装原理与技术60Embeddedresistor电子封装原理与技术61EmbeddedCapacitors电子封装原理与技术62EmbeddedInductor电子封装原理与技术63Ceramicsubstrate电子封装原理与技术64Organicsubstrates电子封装原理与技术65BGA基板的生产•依赖进口电子封装原理与技术66基板【厂商】基板【厂商】