作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板

原标题:作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?

作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板日本Ajinomot公司的ABF载板

如上图所示,上周我们主要聊了一下什么是ABF载板。

我们在新奇于ABF材料的起源和特性之余,有很多读者们在后台催促我们细说一下什么是封装基板?

它和PCB有什么关系?和IC载板又有什么关系?……

本周,我们就由浅到深一起来探讨一下什么是IC载板。

(封装基板即是IC载板)

作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板IC载板示意图

开宗明义,定义先行:

首先,我们先浅谈一下什么是IC载板。

它是在PCB板的相关技术基础上发展而来的,用于建立IC与PCB之间的讯号连接,此外还能起到保护电路,固定线路并导散余热的作用。

在20世纪90年代中期,一种以球栅阵列封装、芯片尺寸封装为代表的新型IC高密度封装形式问世,IC载板由此应运而生。

简而言之,IC载板就是集成电路先进封装的关键基材,“特殊”的PCB。

IC载板作为一种高端的 PCB板,具有高密度、高精度、小型化及薄型化等特点:

在高阶封装领域,IC载板已取代传统引线框架,成为芯片封装中不可或缺的一部分,不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用;

同时为芯片与 PCB母板之间提供电子连接,起着“承上启下”的作用。

特别的是:集成电路的封装所涉及的各个方面几乎都是在IC载板上进行或与IC载板相关。

在电子封装工程所涉及的四大基础技术,即薄厚膜技术、微互连技术、基板技术、封接与封装技术中,基板技术处于关键与核心地位。

随着新型高密度封装形式的出现,电子封装的许多功能:如电气连接,物理保护,应力缓和,散热防潮,尺寸过渡,规格化、标准化等,正逐渐部分或全部的由封装基板来承担。

当然,IC载板甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。

作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板BT载板与ABF载板的对比

IC载板按照材料的不同大致分为三类:

硬质基板:主要材料为:BT/ABF/MIS;其主要应用领域为:通信和内存芯片、LED 芯片/CPU、GPU和晶片组等大量高端芯片/模拟、功率 IC、及数字货币等市场领域。

柔性基板:主要材料为:PI/PE;其主要应用领域为:汽车电子,消费电子同时也可以应用于运载火箭、巡航导弹和空间卫星等军事等。

陶瓷基板:主要材料为:氧化铝/氮化铝/碳化硅;及应用领域为:半导体照明、激光与光通信、航空航天、汽车电子、深海钻探等。

不知你是否知道,与ABF载板相同的是:当今全球70%以上载板使用的BT树脂也是起源于日本。

BT载板所使用的的BT树脂是由日本三菱瓦斯化学公司生产的一种树脂化学商品名,它是由双马来酰亚胺(Bismaleimide,BMI)与氰酸酯(cyanate ester,CE)树脂合成制得的。

具备高Tg、高耐热性、抗湿性、低介电常数(Dk)等多种优势;但是由于具有玻纤纱层,较ABF材质的FC 基板更硬,且布线较麻烦、打孔的难度较高、布局细线路要求较高等问题。

但使用BT树脂的BT载板在制作时可以稳定尺寸,防止热胀冷缩而影响线路良率,因此BT 材质多用于对于可靠度要求较高的网路晶片及可程式逻辑晶片。

讲到这里,如果你想要真正知道什么是IC载板?就要知其源,深探究:

作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板IC载板的同源类比

首先,我们应该可以看出,当前市场上的电子产品,特别是高净值消费类产品都呈现出两个明显的趋势:

一是轻薄短小,二是高速高频。

相应地,这样的变化也就带动了有下游有电子产品之母之称的——PCB向高密度、高集成、封装化、细微化和多层化的方向发展,这也促成了IC载板诞生。

我们站在整个PCB大类上看:

我们可以将PCB分为:单面板、双面板、多层板,多层板中包括HDI板(高密度连接板)、软板、刚挠结合板。

从技术参数分类:

IC载板为2-10层,类载板也为2-10层,HDI板为4-16层,普通PCB板可达100余层。

不同类别之间的板厚也有差异,IC载板板厚最薄,通常厚度在1.5mm以内,最薄可至0.1mm,SLP厚于IC,HDI厚于HLP,最厚的PCB板达7mm以上。

最重要的参数为线宽线距(内部线路的宽度和间距),IC载板大概在25um以内,类载板为1mil以上,HDI为2mil左右,普通PCB为2mil以上。

我们再站得更高一点,揪出介于IC载板和HDI之间的SLP来和大家深入讲解一下,或许会让你更有启发:

SLP(substrate-like PCB,类载板),可将线宽/线距从HDI的40/50μm缩短到20/35μm,即最小线宽/线距将从HDI的40μm缩短到SLP的30μm以内。

从制程上来看,SLP相较于HDI和PCB更接近用于半导体封装的IC载板,但尚未达到IC载板的规格,而其用途仍是搭载各种主被动元器件,因此仍属于PCB的范畴。

现在,我们将眼光放得长远一点就可以发现:从HDI到SLP再到IC载板,或许IC载板与SiP技术十分契合。

众所周知:SiP(System in a Package)即系统级封装技术,是多个具有不同功能的有源或无源电子元件集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能,形成一个系统或者子系统的封装技术。

但,对于SiP而言,由于系统级封装内部走线的密度非常高,普通的PCB板难以承载;而IC载板的多层数+低线宽则更加契合SiP要求,适合作为SIP的封装载体。

作为集成电路先进封装的关键基材,IC载板究竟是什么?-ic载板来自华经情报

最后,我们来一同对国内IC载板产业的未来进行一次展望,放眼当下:

当今电子产业链对PCB的需求规模不断扩大,但以IC载板为首的高端PCB产业仍被国外垄断。

不过,目前全球PCB产业正在不停的向中国大陆转移。

可预见的是,随着我国凭借人力成本优势和多年IC产业的经验技术地不断积累,内地企业或许可以逐渐承接由日韩台转移的封测等业务:

目前中国大陆诸如深南电路、兴森科技等内资PCB龙头企业已经具备了IC载板的规模化生产能力;

虽然市占率尚且处于一个低位,但却打破了近些年来国外企业对于载板的技术垄断,实现了零的突破,意义重大。

对于上述种种,国内的半导体从业者应该知道的是:

放眼未来,愈发庞大的“需求”并不单单只是“数量”的上涨,更应常驻深淘地应该是对”质量“的追求。

本次IC载板我们就先讲到这儿~

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奇普乐®️将在每周,不定时更新~

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最后的最后,借由爱因斯坦的名言:

耐心和恒心总会得到报酬的。

愿每一位半导体从业者可以——

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