封装基板技术的发展
微电子封装技术的未来发展方向是什么？
微电子封装技术的未来发展方向是什么？在当今科技飞速发展的时代，微电子技术无疑是推动社会进步的关键力量之一。
而微电子封装技术作为微电子技术的重要组成部分，其发展方向更是备受关注。
微电子封装技术，简单来说，就是将芯片等微电子元件进行保护、连接、散热等处理，以实现其在电子产品中的可靠应用。
随着电子产品的日益小型化、高性能化和多功能化，对微电子封装技术也提出了更高的要求。
未来，高性能、高密度和微型化将是微电子封装技术的重要发展方向。
在高性能方面，封装技术需要更好地解决信号传输的完整性和电源分配的稳定性问题。
为了实现这一目标，先进的封装材料和结构设计至关重要。
例如，采用低介电常数和低损耗的材料来减少信号延迟和衰减，以及优化电源网络的布局以降低电源噪声。
高密度封装则是为了满足电子产品集成度不断提高的需求。
通过三维封装技术，如芯片堆叠和硅通孔（TSV）技术，可以在有限的空间内集成更多的芯片，从而大大提高系统的性能和功能。
此外，扇出型晶圆级封装（Fanout WLP）技术也是实现高密度封装的重要手段，它能够将芯片的引脚扩展到更大的区域，增加引脚数量和布线密度。
微型化是微电子封装技术永恒的追求。
随着移动设备、可穿戴设备等的普及，对电子产品的尺寸和重量有着极为苛刻的要求。
因此，封装技术需要不断减小封装尺寸，同时提高封装的集成度和性能。
例如，采用更薄的封装基板、更小的封装引脚间距和更精细的封装工艺等。
绿色环保也是微电子封装技术未来发展的一个重要趋势。
随着环保意识的不断增强，电子产品的生产和使用过程中对环境的影响越来越受到关注。
在封装材料方面，将更多地采用无铅、无卤等环保材料，以减少对环境的污染。
同时，封装工艺也将朝着节能、减排的方向发展，提高生产过程的资源利用率和降低废弃物的排放。
此外，异质集成将成为微电子封装技术的一个重要发展方向。
随着各种新型器件和材料的不断涌现，如化合物半导体、MEMS 器件、传感器等，如何将这些不同性质的器件集成在一个封装体内，实现更复杂的系统功能，是未来封装技术面临的挑战之一。
封装基板功能、作用与技术的提高
径 ：０ ０￣ ８ —３０ ｍ；绝缘 层厚度 ：（～８ ３ ０ ｍ，导体 ） 层数： — （ ６ ２ 层。 ） 除达到上述要求之外， 还要求
通孔 置有很高的自由度．布线 量有很大的增 加等。 诞生于 ２ 世纪 ９ 年代初期 ， Ｏ ０ 并在９ 年代 （ １ 中期在全世界范围内得到迅猛发展的积层多层 板（ｕ ｄ ｕ ｕ ｉ ａｅ ｂａ ， ｂ ｉ — ｐ ｌｐ ｙｒ ｏｒ 简称 Ｂ Ｍ基板） ｌ ｍ ｔｌ ｄ Ｕ 是实现高密度布线的有效方式 。 这种积层多层 板 ，在欧洲 、美国被称为 “ 高密度互连基板 （ ｇ ｅｓｙｎ ｒｏｎｃ ｏ ｂｔ ｔ 简称Ｈ １ ｈ ｈ ｎｉ ｔ ｃｎｅｔ ｎ ｕ ｓａ ｔ ｉ ｄ ｔｉ ｅ ｉ ｓ ｒｅ Ｄ 基板） 中国台湾被称为 “ ： 在 微细通孔基板”简 （ 称微孔板）尽管称谓不 同． 。 在超微细多层立体 布线 、微细孔 层间互连等方面却是 完全一致 的。由此 ， 在实现电极节距微细化的同时 ， 其 面 积 、厚度 、重量可 大 大降 低 电子基板， 按其电 擞 械支撵材料， 鲫 可 分为无机基板、 有机基板及 复合基板等几 大类。 传统无机基板以Ａ Ｓ Ｂ Ｏ和Ａ１ ｌ 、ｉ ｅ ０ Ｃ Ｎ 等为基材，由于其在热导 、 抗弯强度 、 热膨胀 系数等方面的优 良特性． 广泛用于Ｈ Ｃ Ｉ 和ＭＣ Ｍ 等大功耗器件。 无机基板实现高密度 多层布线 的方式有 Ｈ Ｃ 和Ｌ Ｃ 两条途径 Ｈ Ｃ ＴＣ ＴＣ Ｔ Ｃ由多层Ａｌ ｏ 生片与ｗ 或Ｍｏ 浆料 ． １５℃共烧而成： ／ Ｍｎ 在 ６０ ＬＣ Ｔ Ｃ采用玻璃一陶瓷生片 、 可使烧结温度从 １５℃下降到９ ０ ６０ ０ ℃以下， 从而可以用ｃ 、 Ｐ ｕＡ 、 Ａ —ｄ ｇＰ 等熔点较低的金属代替 Ｗ 、 等难熔 Ｍｏ 金属作布线导体 ， 既可以提高导 电率． 又可以 在大气中烧成。 采用Ｌ Ｃ 便于制作大尺寸 ＴＣ 大 容量基板 ，成本低 ， 可植入 电阻 、电容、电感 等无源元件， 特别是玻璃陶瓷与硅的热膨胀系 数相匹配 ， 电常数低， 介 在高频带具有明显的 低损耗性能 ， 特别适合于射频 、 微波 、 毫米波 器件， 在无线 电通讯、 军事及 民用等领域有广 泛应用 顺便指出， 尽管无机基板在电子封装 中所占比例不大 ， 近年来还有进一步下降的趋 势， 但在不少领域， 如超级计算机用高密度多
电子封装技术发展现状及趋势
电子封装技术发展现状及趋势龙乐【摘要】The current IC wafer ling width characteristics is micronanoelectronic scale. The microminiaturization process of electronic products and electronic systems will depend on the advanced packaging technology .It has increasingly become a focus of the semiconductor industry. Novel packaging technology with larger market value around home and abroad in recent years are introduced. Basic structures and fabrication processes of some typical packaging are bescribed in detail. Furthermore, it is pointed out current status and development trend of packaging technology.In the recent years, endless varieties of packagings are proposed. It implements a new and higher level of packaging integration with higher assemble density, more strong features, better performance, smalles size, lower power consumption, faster speed, smaller delay, cost reduction,etc. Researches and process of packaging cannot be ignored. It has a great market potential and development in the days to come. Advanced packaging technology are forcing semiconductor industry access the More-than-Moore era .%现今集成电路晶圆的特征线宽进入微纳电子时代，而电子产品和电子系统的微小型化依赖先进电子封装技术的进步，封装技术已成为半导体行业关注的焦点之一。
电子封装材料的技术现状与发展趋势
MCM-D 多层基板的层间介电层膜；TFT-LCD 的平坦化（Planarization）和 分割（Isolation）；芯片表面的凸点、信号分配等。 由于low k 材料的需求近 年来不断攀升，预计 BCB 树脂的市场需求将增长很快。 Dow Chemical 是目 前 BCB 树脂的主要供应商，产品牌号包括 CycloteneTM3000 系列、4000 系 列。 环氧光敏树脂具有高纵横比和优良的光敏性；典型代表为化学增幅型环氧酚 醛树脂类光刻胶，采用特殊的环氧酚醛树脂作为成膜树脂、溶剂显影和化学 增幅。由于采用环氧酚醛树脂作成膜材料，故具有优良的粘附性能，对电子 束、近紫外线及 350-400nm 紫外线敏感。环氧光敏树脂对紫外线具有低光光 学吸收的特性，即使膜厚高达 1000um，所得图形边缘仍近乎垂直，纵横比可 高达 20：1。 经热固化后，固化膜具有良好的抗蚀性，热稳定性大于 200oC, 可在高温、腐蚀性工艺中使用。 为了适应微电子封装技术第三次革命性变革的快速发展，需要系统研究其代 表性封装形式，球型阵列封装（Ball Gray Array, BGA）和芯片尺寸级封装（ Chip Scale Packaging, CSP）, 所需的关键性封装材料-聚合物光敏树脂，包 括聚酰亚胺光敏树脂、BCB 光敏树脂和环氧光敏树脂等。
我国 EMC 的研究始于20世纪 70 年代末，生产始于 80 年代初。从 90 年代初
到现在进入了快速发展阶段, 高性能EMC质量水平有了较大进步。但是，国产 EMC 产品在质量稳定性、粘附性、吸潮性、杂质含量、放射粒子量、以及电 性能、力学性能、耐热性能等方面还需要进一步改善，
环氧塑封料的技术发展呈现下述趋势：
3）为适应无铅焊料、绿色环保的要求，向着高耐热、无溴阻燃化方向快速发 展。
PCB技术发展的五大趋势
PCB技术发展的五大趋势电子设备要求高性能化、高速化和轻薄短小化,而作为多学科行业--PCB是高端电子设备最关键技术。
PCB产品中无论刚性、挠性、刚-挠结合多层板,以及用于IC封装基板的模组基板,为高端电子设备做出巨大贡献。
PCB行业在电子互连技术中占有重要地位。
21世纪人类进入了高度信息化社会,在信息产业中PCB是一个不可缺少的重要支柱。
回忆中国PCB走过五十年的艰难历程,今天它已在世界PCB发展史上写下光辉一页。
2023年中国PCB产值近130亿美元,称为全球PCB第一生产大国。
就当前PCB技术发展趋势,我有以下几点看法:一、沿着高密度互连技术(HDI)道路发展下去二、组件埋嵌技术具有强大的生命力在PCB的内层形成半导体器件(称有源组件)、电子组件(称无源组件)或无源组件功能"组件埋嵌PCB"已开始量产化,组件埋嵌技术是PCB功能集成电路的巨大变革,但要发展必须解决模拟设计方法,生产技术以及检查品质、可靠性保证乃是当务之急。
我们要在包括设计、设备、检测、模拟在内的系统方面加大资源投入才能保持强大生命力。
三、PCB中材料开发要更上一层楼无论是刚性PCB或是挠性PCB材料,随着全球电子产品无铅化,要求必须使这些材料耐热性更高,因此新型高Tg、热膨胀系数小、介质常数小,介质损耗角正切优良材料不断涌现。
四、光电PCB前景广阔它利用光路层和电路层传输信号,这种新技术关键是制造光路层(光波导层)。
它是一种有机聚合物,利用平版影印、激光烧蚀、反应离子蚀刻等方法来形成。
目前该技术在日本、美国等已产业化。
五、制造工艺要更新、先进设备要引入1.制造工艺HDI制造已成熟并趋于完善,随着PCB技术发展,虽然过去常用的减成法制造方法仍占主导地位,但加成法和半加成法等低成本工艺开始兴起。
利用纳米技术使孔金属化同时形成PCB导电图形新型制造挠性板工艺方法。
高可靠性、高品质的印刷方法、喷墨PCB工艺。
2.先进设备生产精细导线、新高分辨率光致掩模和曝光装置以及激光直接曝光装置。
系统集成封装SiP技术发展路径
系统集成封装SiP技术发展路径系统集成封装SiP技术发展路径随着通信技术的快速发展，系统集成封装(SiP)技术成为了现代通信领域的重要组成部分之一。
SiP技术的发展路径可以追溯到最早的芯片级封装(CoB)，然后逐渐演变为片上封装(SoP)，最终发展为系统集成封装(SiP)技术。
首先，芯片级封装(CoB)技术是SiP技术发展的最早阶段。
在这个阶段，集成电路芯片直接封装在一个小型的封装基板上，通过焊接等方式与其他元件连接。
这种封装方式简单、成本低廉，但由于集成度较低，功能受限。
随着技术的进步，片上封装(SoP)技术应运而生。
SoP技术是将多个芯片封装在一个封装基板上，并通过封装基板上的互联结构连接各个芯片。
这种封装方式可以实现更高的集成度，提供更多的功能。
SoP技术的发展使得多芯片系统的封装变得更加灵活、高效。
然而，随着通信技术的不断进步，对系统集成的需求不断增长，SoP技术已经无法满足这一需求。
因此，系统集成封装(SiP)技术应运而生。
SiP技术是将多个芯片封装在一个封装基板上，并通过封装基板上的互联结构连接各个芯片，同时还可以集成其他电路元件和外围设备。
SiP技术可以实现更高的集成度和更强大的功能，同时还能够提供更好的性能和稳定性。
随着SiP技术的迅速发展，它已经在许多领域得到了广泛应用。
在移动通信领域，SiP技术可以实现更小、更轻、更高性能的移动设备。
在物联网领域，SiP技术可以实现多种传感器、处理器和通信模块的集成，提供更便捷、高效的智能设备。
在医疗领域，SiP技术可以实现多种医疗传感器和处理器的集成，提供更精确、可靠的医疗设备。
在工业控制领域，SiP技术可以实现多种控制器和通信模块的集成，提供更灵活、高效的控制系统。
总之，系统集成封装(SiP)技术的发展路径可以追溯到芯片级封装(CoB)技术，然后演变为片上封装(SoP)技术，最终发展为系统集成封装(SiP)技术。
SiP技术的发展使得集成度和功能得以极大提升，广泛应用于移动通信、物联网、医疗和工业控制等领域，为现代通信技术的发展做出了重要贡献。
IC封装基板技术简介
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*70mm2。
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εr大（6∽8）。
信号传输速度V是由来介电常数εr决定的，如下式可得知。
V=k·C/(εr)1/2其中：k——为常数；C——光速。
这就是说，采用较小的介电常数εr，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εr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∽50µm，介质层薄，孔径小。
bga基板全制程简介
检测误差的原因主要包括检测设备的精度问题、检测方法的 不当、检测人员的技能水平不足等。为了解决检测误差问题 ，可以采取多种措施，如提高检测设备的精度、优化检测方 法、进行检测人员的技能培训等。
05 bga基板全制程发展趋势与挑战
制程技术进步趋势
01 02
精细化制造
随着电子产品向更小、更轻薄方向发展，BGA基板的焊球间距不断缩小 ，对制程技术的要求也越来越高。为了实现更精细的制造，需要采用更 高精度的模具和更严格的制程控制。
对基板表面进行研磨、抛光等 处理，以提高焊接性能和电气 性能。
芯片贴装
芯片选择
根据产品要求选择合适的 芯片，确保功能和性能符 合要求。
芯片贴装设计
依据基板结构和芯片尺寸 ，进行芯片贴装设计，制 定合理的布局和间距。
芯片贴装工艺
将芯片按照设计要求贴装 到基板上，采用适当的粘 结剂和焊接技术。
焊接
焊接材料选择
其他辅助材料
如焊锡、胶水、标记材料 等。
基板制造
制作模具
根据设计图纸制作模具，用于 后续基板制作。
纤维编织
将混合好的材料放入模具中， 进行纤维编织，形成基板的框 架结构。
设计和制图
依据产品要求进行基板设计， 并制作成工程图纸。
配料与搅拌
将树脂、玻璃纤维等材料按照 一定比例混合，并搅拌均匀。
表面处理
汽车电子领域
由于BGA基板具有高可靠性和耐高 温性能，因此在汽车电子领域也有 广泛应用，如发动机控制芯片、安 全气囊控制芯片等。
02 bga基板全制程工艺流程
原材料采购
01
02
03
基板材料
包括树脂、玻璃纤维、铜 箔等，需根据产品要求选 择合适的材料。
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封装基板技术的发展
芯片封装基板是印刷电路板中一个特殊的类别。
它提供给先进芯片封装，例如BGA，CSP和倒装芯片使用．它的尺寸较小。
通常在3、4厘米或更小。
它要求在较小的区域具有较高的布线密度，以便将芯片上的所有引线脚通过金线键合或倒装芯片技术连接到封装基板上的焊盘上。
制成封装体，再通过封装体上焊点连接到系统组装基板上。
对用倒装芯片互连的封装体，在芯片正下方封装基板局部地区往往要求极高的布线密度。
芯片封装基板都采用层积技术制造。
集成电路正在发生巨大变革。
它对电子封装和印刷电路板正在产生重大影响。
近几年来，集成电路芯片制造技术已进入纳米范围，并正在向物理”极限”挑战。
集成电路的集成度越来越高。
功能越来越强，所需引线脚数越来越多。
集成电路的这种快步发展使得集成电路芯片封装基板面临着巨大的挑战。
相对于半导体集成电路技术的发展，印刷电路板技术的发展却显得相对落后。
两者的差距甚至在扩大。
二十年来刻线能力的进展。
印刷电路板工业没能跟上半导体工业的步伐。
集成电路功能增强，使得管脚引线增多。
在八十中叶，IBM(美国)就展示了具有10，000个焊盘的芯片。
传统的周边引线封装型式已变得不可能。
解决办法则是从周边引线封装型式转变为面阵列分布型封装型式。
球栅阵列封装，芯片规模封装和倒装芯片等面阵列型芯片封装型式的采用和发展使得电子系统高性能化和微型化。
特别是
倒装芯片技术将是下一代新型高性能电子系统内，芯片至次一级封装内连的最关键的技术。
然而在设计和制造安装这些芯片的基板方面却遇到了巨大的困难。
常规的印刷电路板技术包括单层板和多层板都不能满足这些新型封装的布线要求。
在这种先进封装需求驱动下而发展起来的高密度互连封装基板技术已经成为了所有高端电子产品和移动电子产品，包括移动手机，笔记本电脑，游戏机，工作站，直至航天航空仪器所必需的基本技术。
多年来INEMI，SIA，ITRS，IPC等学会组织了大量的学者和专家进行了长期调研，预测了今后十数年内半导体集成电路技术发展趋势和半导体工业的需求。
表一展示了由ITRS发布的2005至2010年间微电子技术发展和对高端产品对倒装芯片技术的需求。
可以看到在今后四至五年内，倒装芯片的引线脚将增加到4600至4800个，引线脚中心间距将减小到100微米。
假设焊盘尺寸为中心间距的一半(50微米)，为在此间距内布入二至三根金属导线，则线宽和线距必需在10微米或更细．即使布入一根线，线宽和线距也必需小于16、17微米。
目前最先进的印刷电路板技术约在20、30微米，与这要求还有相当大的差距。
印刷电路技术今后将继续提高布线密度，制造更薄更小的
基板，实现电子系统微型化和高性能化。
与此同时，将向多功能和高集成方面发展，向多功能集成印刷电路技术转化。
其发展趋势将会表现在以下几个方面：
在高密度方面
·在近期，降低成本和进一步提高布线密度，包括研究减除法精密细线技术和发展平整式无空洞微通孔技术，以满足目前日益成长的集成封装3S技术：System—On—Chip(SOC)，System—in—Package(SiP)，和System一0n—Package(SOP)．SiP 目前主要型式为芯片叠加或称为3D封装。
SOC的功能的强化和多芯片的叠加必定需要更高密度的基板来支撑。
SOP由于高度集成化，它要求更先进的高密度集成基板。
·在中长期，则是超高密度基板的研究和探索，配合半导体工业的发展，跟上半导体工业的步伐，为满足未来5、10年较长时期的需求作准备。
2009—2010年4600引线100微米间距的倒装芯片将会进入市场。
现在就需要开发小直径(<35微米)的微通孔技术，超精密窄间距金属细线((10微米)技术，低成本平整式微通孔及其直叠多层互连技术，为将出现的新的倒装芯片提供基板保证。
在高性能方面
·保持信号的完整性和功率的一致性。
这要求在缩短信号传播路径的同时，要求严格的阻抗匹配要求。
基板制造工艺要求严格控制。
·减薄基板厚度和开发超薄基板或无内芯基板。
在元器件集成方面埋入式无源元件。
将被动元件，电容，电阻，电感等埋入到基板内，埋入式有源元件，将芯片，主要是高性能芯片，视频元件等埋入到基板内，以获得最好的系统性能。
光学集成和光互连
将超高速光学系统集成到印数电路中，应用光束在波导中的传播来传递信号，即用光互连来替代金属导线互连。
以期用于需要快速大容量信号交换的宽带系统以及用于将来的超级计算机和将来的超高速通信系统。
系统封装集成(System-On—Package-SOP
由Rao R Tummala教授提出的系统封装集成SOP技术是一种为构造高度集成的超微型化的多功能系统的新概念．这种系统要求相应的超微型化的高度集成的多功能电路板(SOP—Board)，多管脚，窄间距倒装芯片将直接安装在SOP组装电路板上．免除了芯片封装这一过程，实现无芯片封装封装。
减少了封装级数，系统进一步微型化，集成化，性能进一步提高，成本进一步下降．一些国际大公司开始实施SOP计划。
它将成为今后高端电子系统最强有力的封装手段．在2004年五月IEEE的”先进封装学报”专门出了一期特刊，称为System—On-Package(SOP) 特刊。
有关SOP和相关技术方面的资料，请参阅该期学报特刊。