IC载板技术和涉及的没备仪器及材料

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(8)成本 ·台湾工研院的资料,生产IC载板直接材料成本为44.2~46.8%,直接人工成本为13.1~
14.7%,折旧,摊提成本为11.3~15.1%,其他制造费用25.8~30.2%。 ·资料报导,IC载板价格高,技术高档,能量产,产品合格率提高到合理水平,获得终端
客户认可,其利润是可观的。
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5.IC载板涉及的材料
涉及与传统PCB生产所需的不同的大宗物料。 (1)铜箔
· IC载板需使用超薄均匀性铜箔。铜箔厚12、9、5、3甚至1.5微米,常用9~25微米。 · 铜箔多为ED(电解)铜。 · 线路细,在低电流状态下运行,需要薄铜箔。 · 目前传统的PCB用的铜箔是18、35微米的铜箔。 (2)基材 ·需用高Tg低CTE的板材,高Tg的FR4已很少使用。 ·推荐使用BT(双马来酰亚胺三嗪树脂)基材,尺寸稳定,CTE小。 ·ABF(Ajinomoto Build-up Film树脂)板材也推荐使用,物理性能优异,作细线路有优势。 ·挠性IC载板使用PE(聚酰亚胺)仍占多数。 ·作多层IC载板时基材和半固化片应为相对应的型号。
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3.市场和应用
(1)Prismark数据 ·2010年全球IC载板产值为81亿美元,同比增幅37.5%。 ·2011年全球PCB554.09亿美元,增幅5.6%;而IC载板产值为86.36亿美元,增幅6.6%。 IC载板占当年全球PCB的比例为约16%。是近年来增幅最快的PCB品种之一。 .2012/2011全球PCB同比增幅为-1.8%,中国-1.7%.但中国IC载板是正增长,增幅21.4%,挠性
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(6)环保 ·IC载板生产有废物,废水,废气污染问题。国内环保措施趋严,设厂首先要过环评这一关。 ·目前排放的废水要求越来越苛刻,达标,排铜≤0.5mg/L(比饮用水的国标还严), COD≤50mg/L,氰、镍、磷零排放,氨氮≤15mg/L,废水回用不少地方要求60%以上。
(7)市场 中国半导体高档芯片同国外尚有差距,国内IC载板市场在形成和发展中。
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2.4.3 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—Tape Automated Bonding,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 · Filp chip,将晶片正面翻过来(Filp),后以凸块(Bumping)形式直接与载板连接。 ·也叫倒贴装。
IC载板主要用于轻、薄、功能强的电子产品上,如手机(智能型),电脑(平板型),网 络,以及通信、医疗、工控、航空航天国防上。18
IC载板应用举例
CSP:应用于图像处理器,多媒体控制器
SD/Micro SD:应用于3c产品的记忆体卡 (手机,掌上电脑,全球定位仪,笔记本等)
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IC载板应用举例
PBGA :应用于控制器,通信,网络, 图形和PC芯片组。
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±3微米,蚀刻均匀性为≥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。
覆晶结合示意图
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(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。
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)
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·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。
多芯片模组图
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IC载板
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2.4.2 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/℃。
·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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2.4、IC载板分类 2.4.1 以封装形式区分
(1)BGA载板 ·Ball Grid Airy, 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(pin count)以上的IC封装。
IC载板技术 和涉及的设备仪器及材料
CPCA Mr.梁志立 2013.05.
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1、前 言
·近年来,我国PCB行业一批企业在考虑、评估、策划、投资IC载板项目,并在现有的企业内研发IC载板。 为什么? ·中国PCB发展到今天,已不缺量,不缺数,更不缺比例。
产量,2012年约为1.9亿㎡,全球最大; 数量,中国PCB企业数,一两千家,全球最多; 比例,中国PCB占全球比例40%,全球最高; 产值,中国PCB产值1520亿元(约235亿美元),连续多年全球第一。 ·中国PCB,还缺什么?其中之一是缺高档印制板。 ·任意层HDI、软硬结合板、IC载板是当今发展最快,目前应用在通信、电子最新科技产品中最为高端的 印制板品种。 ·IC封装载板2012年全球产值82.30亿美元,占全球PCB比例约15.2%,而中国本土企业刚起步。 ·中国IC载板2012年产值是6.48亿美元,占中国PCB总产值216.36亿美元的3.0%,而且这一部分产值外资
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。
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2.3、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(Conformal mask)是对激光盲孔开窗进行合理补偿,通过开出的铜窗直接
企业还占大部分。中国IC载板占全球IC载板比例为7.9%. (Prismark 2013.3.)
·IC载板技术,日本、韩国、台湾遥遥领先。 ·所以,不少企业家们想上IC载板项目就可以理解了。
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源自文库
2、IC载板技术概述
2.1、定义与作用 ·英文IC Substrate 称之为IC载板。 ·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
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(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;
MEMS:应用于手机、蓝牙等设备
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4.投资IC载板,难在哪里?
(1)工艺技术
·IC载板特性是承接上一段半导体IC制程,并连接下一段的封装制程,是介于半导体与PCB
之间的中间制品。
·制造技术来自国外引进,可查阅到的技术资料不多。
(2)资金
·IC载板项目需高资本投入,更要高昂的研发经费。
台湾华通公司于1999年投建了一座覆晶载板的工厂,投资金额为70亿新台币(约18亿RMB)。
·2010年,中国IC载板占中国PCB的比例仅为2.53%,主要生产厂家为外国在华投资的大型企 业。
(3)CPCA · 任意层HDI,IC载板,多层FPC等是未来PCB发展的主力。
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·2011年,珠海紫翔IC载板销售额达到近24亿元,昆山南亚8.5亿元。珠海方正4.2亿元。深 南约2亿元.
·深圳丹邦科技,美维集团,汕头超声,珠海超毅,大连太平洋公司等企业有生产IC载板。 ·兴森快捷投资4.05亿元,安捷利投资约2-3亿元的IC载板项目已立项、启动。 (4) 预测到2015年,IC载板全球产值为112亿美元,529亿片(pcs),IC载板、FPC(挠性 板)、HDI板是增幅最快的PCB品种,目前,中国IC载板技术落后于日、韩、台。 (5)各种数据表明,IC载板需求呈上升趋势,前景广阔。在中国发展IC载板已成为当务之急, 势在必行。 (6)应用:
·一位世界著名的PCB企业老总,询了不少朋友,得出的结论是做IC载板项目量产,起码投资
要1亿美元。
·据说,国内二个企业要投IC载板项目。一个在广东,拟投60亿元;一个在江苏拟投入55亿元
·我的一个要好朋友,学者型老板,对IC载板作了些调研,告诫说产值一两亿元的PCB企业,
IC载板项目碰都不要碰。
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板22.4%,HDI板7.8%.IC载板发展速度很快.预测2013-2016年每年都有二位数的增长. (2) NT.Information数据
·2010年全球IC载板产值为85.45亿美元,其中中国/香港6.45亿美元,占全球比例为7.5%。 而日本占37.8%;韩国占21.6%;台湾占29.1%。
(3)专利取得 IC载板生产技术高,目前专利大多掌握在美、日厂商手中。企业投入IC载板生产需取得专
利授权,进入障碍度高。 (4)物料和设备
·生产IC载板的大宗材料掌握外商手中,需有能力取得这些原料,才能从事生产。 ·生产IC载板需投入较多昂贵的高端设备和测试仪器,传统PCB生产设备做不出IC载板。 (5)成品率 IC载板难作,线精细,微孔多,高密度,投产初期成品率不高。需要设备、材料、人员 操作,管理全方位系统配合,磨合相当时间成品率才可逐渐得到改善。良品率提高,可降低生 产成本。
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。
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超精细UV激光钻盲孔
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(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
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(2)CSP载板 ·CSP即chip scale packaging 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。
CSP封装结构图
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(3)覆晶载板 ·其英文是Flip Chip(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。
电 子 封 装 发 展 趋 势 图
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2.2、技术参数 ·层数,2~十多层; ·板厚,通常0.1~1.5mm,最小板厚公差±30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,±20~50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,≤150×150mm(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。
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