IC载板技术方向

IC载板发展历程，类载板有望取代HDI引领新一轮变革

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企业还占大部分。中国IC载板占全球IC载板比例为7.9%. (Prismark2013.3.)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。

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）*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。

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*0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，*0~50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*50mm（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。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。

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。（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*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。

（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；*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；

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。

（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。

（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。

（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。

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/℃。

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

6）应用：