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Leiterplatte Blog - Der Einfluss integrierter passiver Komponenten auf die Entwicklung der Leiterplattentechnologie

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Der Einfluss integrierter passiver Komponenten auf die Entwicklung der Leiterplattentechnologie

2022-02-22
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Author:pcb

Die integrierte passive Komponententechnologie, die von der Leiterplattentechnologie entwickelt wurde, kann eine Vielzahl von elektronischen Funktionen integrieren und hat die Vorteile der Miniaturisierung und der verbesserten Systemleistung, um sperrige diskrete passive Komponenten zu ersetzen. Der Artikel stellt hauptsächlich die Entwicklung der integrierten passiven Komponententechnologie und die Verwendung der IPD-Filmtechnologie vor, um die Verarbeitung von Kondensatoren, Widerständen und Induktoren zu realisieren, und diskutiert den Einfluss von IPD auf die Entwicklung der Leiterplattentechnologie.1 EinführungMit der Entwicklung der elektronischen Technologie wurde die Integration aktiver elektronischer Komponenten erheblich verbessert, nachdem Halbleiter von Mikron-Prozessen zu Nanometern hergestellt wurden, und die Nachfrage nach passiven Komponenten mit aktiven Komponenten ist signifikant gestiegen. Der Marktentwicklungstrend elektronischer Produkte ist leicht, dünn und kurz. Daher hat die Verbesserung der Halbleiterprozessfähigkeit die Anzahl der aktiven Komponenten im gleichen Volumen stark erhöht. Neben der deutlichen Zunahme der Anzahl der unterstützenden passiven Komponenten wird mehr Platz für die Platzierung dieser passiven Komponenten benötigt. Daher wird die Größe des gesamten verpackten Geräts unweigerlich zunehmen, was sich sehr vom Entwicklungstrend des Marktes unterscheidet. Aus Kostensicht sind die Gesamtkosten proportional zur Anzahl der passiven Komponenten. Unter der Prämisse, dass eine große Anzahl von passiven Komponenten verwendet wird, ist es daher derzeit ein wichtiges Thema, wie man die Kosten und den Platz von passiven Komponenten reduziert oder sogar die Leistung von passiven Komponenten verbessert. eines der Themen. IPD-Technologie (Integrated Passive Devices) kann eine Vielzahl von elektronischen Funktionen wie Sensoren, HF-Transceiver, MEMS, Leistungsverstärker, Leistungsverwaltungseinheiten und digitale Prozessoren usw. integrieren, um kompakte integrierte passive Geräte bereitzustellen IPD-Produkte haben die Vorteile der Miniaturisierung und verbesserten Systemleistung. Ob es darum geht, Größe und Gewicht des gesamten Produkts zu reduzieren oder Funktionalität innerhalb des bestehenden Produktvolumens hinzuzufügen, integrierte passive Komponententechnologie kann daher eine große Rolle spielen. In den letzten Jahren ist IPD-Technologie zu einer wichtigen Implementierung von System-in-Package (SiP) geworden, und IPD-Technologie wird den Weg für eine integrierte Multifunktionalisierung "jenseits von Moores Gesetz" ebnen; Gleichzeitig kann die Verarbeitung von Leiterplatten IPD-Technologie einführen, durch die integrierten Vorteile der IPD-Technologie, kann die wachsende Lücke zwischen Verpackungstechnologie und Leiterplattentechnologie überbrücken. IPD integrierte passive Komponententechnologie hat sich von der anfänglichen kommerziellen Technologie bis zur Gegenwart entwickelt, um diskrete passive Komponenten zu ersetzen, und ist durch Branchen wie ESD/EMI.RF, hochhelle LED und digitale Hybridschaltungen stetig gewachsen.

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2. Einführung der Dünnfilm-IPD-Technologie IPD-Technologie kann in Dickschichtprozess und Dünnfilm-Prozess entsprechend der Prozesstechnologie unterteilt werden. Unter ihnen umfasst die Dickschichtverfahrenstechnologie Niedertemperatur-Co-befeuerte Keramik LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)-Technologie, die Keramik als Substrat und Leiterplatte verwendet, die auf HDI-Verbund-Leiterplatten mit hoher Dichte eingebettete passive Komponenten (Embedded Passives) Technologie basiert; und Dünnschicht-IPD-Technologie, die häufig verwendete Halbleitertechnologie verwendet, um Schaltungen und Kondensatoren, Widerstände und Induktivitäten herzustellen. LTCC-Technologie verwendet keramische Materialien als Substrate, bettet passive Komponenten wie Kondensatoren und Widerstände in das keramische Substrat ein und bildet integrierte keramische Komponenten durch Sintern, was den Platz der Komponenten erheblich reduzieren kann. Mit zunehmender Anzahl der Schichten steigen jedoch die Schwierigkeit und die Kosten der Herstellung. Daher werden LTCC-Komponenten meist für Schaltungen mit einer bestimmten Funktion verwendet; Die Leiterplattentechnologie von HDI eingebetteten Komponenten wird üblicherweise in digitalen Systemen eingesetzt, in denen sie nur für verteilte Schweißkondensatoren und mittlere und niedrige Präzision geeignet ist. Widerstände, da die Größe der Komponenten schrumpft, ist SMT-Ausrüstung nicht einfach, zu kleine Komponenten zu handhaben. Obwohl die eingebettete Leiterplattentechnologie ausgereift ist, sind die Produkteigenschaften schlecht und die Toleranz kann nicht genau erfasst werden, da die Komponenten in der Mehrschichtplatte vergraben sind und es schwierig ist, zu ersetzen oder zu reparieren und anzupassen, nachdem ein Problem auftritt. Verglichen mit LTCC-Technologie und PCB Board eingebettete Komponententechnologie, Dünnschicht-IPD-Technologie von integrierten Schaltungen, mit hoher Präzision und hoher Wiederholbarkeit. Die Vorteile kleiner Größe, hoher Zuverlässigkeit und niedriger Kosten werden in Zukunft zum Mainstream von IPD werden. Dieser Artikel wird hauptsächlich die Dünnschicht-IPD-Technologie vorstellen.3. Entwicklungsstand der Dünnschicht-integrierten passiven Bauteiltechnologie Dünnschicht-IPD-Technologie verwendet Dünnschicht-Verfahren wie Belichtung-Entwicklung-Beschichtung-Diffusion-Ätzen. Dieser Prozess kann verschiedene Widerstände, Kondensatoren und Induktivitätskomponenten sowie Erdungsebenen mit niedriger Induktivität und Übertragungsleitungen herstellen, die passive Komponenten verbinden. Hergestellt auf dem gleichen Trägersubstratmaterial, muss der Prozess nicht nur die erforderlichen Komponenten-Leistungs- und Genauigkeitsindikatoren erfüllen, sondern auch nicht kompliziert, und die Anzahl der Masken (normalerweise 6 bis 10) ist erforderlich. Jede passive Komponente belegt in der Regel weniger als 1 mm2 Fläche, um in Bezug auf Fläche und Kosten mit diskreten Komponenten der Oberflächenmontage-Technologie konkurrieren zu können. Entsprechend der bestehenden IPD-Struktur werden die Entwicklungshersteller wie folgt vorgestellt:(1) TelephusDie von Telephus entwickelte IPD verwendet ein Dickkupferverfahren, das die Leistung für Leitungen mit nur passiven Komponenten verbessern kann. Reduzieren Sie Kosten und reduzieren Sie die Größe, wie Filter und Trennwände, dicke Kupfermetallschichten (10 mm) und Silizium-Isolierflächen ermöglichen drahtlose Kommunikationssysteme und integrierte HF-Module haben eine hohe Leistung, und Low-K-Materialien sind geeignet, parasitäre Kapazitäten zwischen Metallschichten zu reduzieren. (2) Die Dünnschichttechnologie von IMECIMEC verwendet auch galvanisches Kupfer als Verbindungsleitung, BCB als dielektrische Schicht und die Ni/Au-Schicht als Metall für die endgültige Verbindungsfläche, wobei bis zu vier Metallschichten verwendet werden. (3) Dai NipponDie von Dai Nippon entwickelten IPD-Widerstände sind hauptsächlich Ti/Cr, und die Kondensatoren werden durch Anodisieren gebildet, um Ta2O5 zu bilden. Die Induktivitäten sind mit Mikrostreifenleitungen und Spiralinduktivitäten ausgelegt. (4) SyChipDas von SyChip entwickelte IPD verwendet TaSi als Widerstandsmaterial, das dielektrische Material des Kondensators ist Si3N4, die obere Elektrode ist Al, die untere Elektrode ist TaSi, und die Induktor- und Schaltungsmaterialien sind alle aus Aluminium. Einige Unternehmen verwenden MEMS-Prozess, um IPD.4 zu entwickeln. Struktur und Prozess der Dünnschichtintegrierten passiven KomponententechnologieDer Unterschied zwischen dem Dünnschichtverfahren und dem Dickschichtverfahren liegt in der Dicke des resultierenden Films. Im Allgemeinen ist die Dicke des sogenannten Dickfilms mehr als 5μm~10μm, während die Dicke des Dünnfilmprozesses ungefähr 0.01 μm~1 μm ist. Wird in einem Dünnschichtverfahren gleichzeitig Widerstände, Kondensatoren und Induktoren gebildet, sind unterschiedliche Prozesse und Materialien erforderlich, um sie herzustellen. Dünnschichttechnologie wird im Halbleiter-Fertigungsprozess für integrierte Schaltungen angewendet, und die Technologieentwicklung ist ziemlich ausgereift. Daher ist es bei der Integration des Prozesses nur notwendig, auf die Kompatibilität von Materialien zwischen verschiedenen Komponenten zu achten, und dann kann das Prozessdesign erreicht werden. Im Allgemeinen können Dünnschicht-IPD-integrierte passive Komponenten aufgrund unterschiedlicher Produktanwendungen auf unterschiedlichen Substraten hergestellt werden. Das Substrat kann aus Siliziumwafern, Aluminiumoxid-Keramiksubstraten und Glassubstraten ausgewählt werden. Dünnschicht-IPD integrierte passive Komponententechnologie kann Dünnschicht-Widerstände, Kondensator und Induktor in einem integrieren, seine Prozesstechnologieentwicklung, einschließlich: Lithographie-Verarbeitungstechnologie, Dünnschicht-Abscheidungsverarbeitungstechnologie, Ätzverarbeitungstechnologie, Galvanik-Verarbeitungstechnologie, galvanische Beschichtungsverarbeitungstechnologie. Neben der Integration passiver Komponenten kann der Prozess aktiver Komponenten auch auf Siliziumwafern kombiniert werden, um passive Komponenten mit aktiven Bauteilschaltungen zu integrieren, um multifunktionale Anforderungen zu erfüllen. (1) Dünnschichtwiderstände werden normalerweise durch Sputterverfahren hergestellt, das Widerstandsmaterial wird auf dem isolierenden Substrat galvanisiert, und dann werden Fotoresist- und Ätztechniken verwendet, um das Widerstandsmuster zu verarbeiten, um den entworfenen Widerstandswert zu erhalten. Bei der Anwendung von Materialien ist es notwendig, die TC zu berücksichtigen