IC封装基板技术简介_电子/电路_工程科技_专业资料

IC 封装基板技术随着电子产品微小型化、多功能化和信号传输高频高速数字化,要求 PCB 迅速走向高密 度化、高性能化和高可靠性发展。为了适应这个要求,不仅 PCB 迅速走向 HDIBUM 板、嵌 入(集成)元件 PCB 等,而且 IC 封装基板已经迅速由无机基板(陶瓷基板)走向有机基板 (PCB 板) 。有机 IC 封装基板是在 HDI/BUM 板的基础上继续‘深化(高密度化) ’而发展起 来的,或者说 IC 封装基板是具更高密度化的 HDI/BUM 板。 1 封装基板的提出及其类型 1.1 有机封装基板的提出 封装基板是用于把多个一级(可用二级)封装 IC 组件再封(组)装形成更大密度与容量 2 的一种基板。由于这类基板的封装密度很高,因此,其尺寸都不大,大多数为≤50*70mm 。 过去主要是采用陶瓷基板,现在迅速走向高密度 PCB 封装基板。 (1)陶瓷封装基板。 陶瓷封装基板的应用已有几十年的历史了,基优点是 CTE 较小,导热率较高。但是,随 着高密度化、特别是信号传输高频高速数字化的发展,陶瓷封装基板遇到了严厉的挑战。 ① 介电常数ε r 大(6∽8) 。 信号传输速度 V 是由来介电常数ε r 决定的,如下式可得知。

V=k·C/(ε r)1/2 其中:k——为常数;C——光速。这就是说,采用较小的介电常数ε r,就可以得到较 高的信号传输速度。还有特性阻抗值等问题。 ②密度低。L/S≥O.1mm,加上厚度厚、孔径大,不能满足 IC 高集成度的要求。 ③电阻大。大多采用钼形成的导线,其电阻率(烧结后)比铜大三倍多或更大,发热 量大和影响电气性能。 ④基板尺寸不能大,影响密度和容量提高。由于陶瓷基板的脆性大,不仅尺寸不能大, 而且生产、组装和应用等都要格外小心。 ⑤薄型化困难。厚度较厚,大多数为 1mm 以上。 ⑥成本高。 (2)有机(PCB)基板。 有机(PCB)基板,刚好与陶瓷封装基板相反。 ①介电常数ε r 小(可选择性大,大多用 3∽4 的材料) 。 ②高密度化好。L/S 可达到 20∽50?m,介质层薄,孔径小。 ③电阻小。发热低,电气性能好。 2 ④基板尺寸可扩大。大多数为≤70*100mm 。 ⑤可薄型化,目前,双面/四层板,可达到 100∽300?m。 ⑥成本低。 在 1991 年,由日本野洲研究所开发的用于树脂密封的倒芯片安装和倒芯片键合(连接) 的 PCB 和 HDI/BUM 板,这些有机封装基板和 HDI/BUM 板等比陶瓷基板有更优越的的有 利因素和条件,使它作为 IC 的裸芯片封装用基板是非常合适的,特别是用于倒芯片(FC) 的金属丝的封装上ic芯片金属,既解决了封装的 CTE 匹配问题,又解决了高密度芯片的安装的可行性 问题。

关于 PCB 基板的 CTE 较大和导热差方面,可以通过改进和选择 CCL 基材得到较好的解 决。 1.2 IC 封装基板的类型1.2.1 IC 封装基板主要的两个问题。 (1)搭载裸芯片的封装基板与所要封装元(组)件的 CTE(热膨胀系数)匹配(兼容) 。 (2)搭载裸芯片的封装基板的高密度化,要满足裸芯片的高集成度要求。 1.2.2 封装基板的三种类型。 到目前为止,用于裸芯片的封装基板有三种类型,如表 1 和图 1 所示。 从本质上来说,PCB 是为元(组)件提供电气互连和机械(物理)支撑的。在今天的电 子封装市场上,主要存在着三种类型的的封装: (1) 有机基板的封装, CTE 为 13∽19ppm/℃, 其 采用金属丝键合 (WB) 然后, BGA/?BGA , 再 焊接到 PCB 板上; (2) 陶瓷基板封装, CTE 为 6∽8ppm/℃, 其 由于陶瓷基板的缺点, 逐步采用 6∽8ppm/℃ 有机封装基板; (3)与晶圆片匹配的有机封装。既理想的尺寸与速度(即芯片级)匹配的封装,如采用 特别低的 CTE 封装基板与晶圆(片)级封装 (WLP, wafer level package) 直接芯片安装 、 (DDA, direct die attach)匹配的安装,其 CTE 接近 2∽4ppm/℃(参见表 1) 。


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