Chất nền IC - Công nghệ IC Substrate (IC Substrate)

IC Substrate Định nghĩa và Chức năng

IC Substrate Definition: Substrate được sử dụng để đóng gói chip IC trần.

Chức năng cơ sở IC

(1) Mang chip IC bán dẫn.

(2) Mạch nội bộ được sử dụng để kết nối giữa chip và bảng.

(3) Bảo vệ, sửa chữa, hỗ trợ chip IC, cung cấp kênh tản nhiệt, là sản phẩm trung gian của chip truyền thông và PCB.

IC đóng gói

IC Substrate ra đời: giữa những năm 1990, dưới 20 tuổi. Sự xuất hiện của các hình thức đóng gói mật độ cao mới của mạch tích hợp (IC), chẳng hạn như BGA (gói mảng lưới bóng) và CSP (gói kích thước chip), đã tạo ra một loại tàu sân bay đóng gói mới cần thiết - chất nền đóng gói IC.

* Phát triển bán dẫn: Van - Transistor - Lắp ráp qua lỗ - Gói bề mặt (SMT) - Gói cấp chip (CSP, BGA) - Gói hệ thống (SIP)

* PCB và công nghệ bán dẫn là phụ thuộc lẫn nhau, chặt chẽ, thâm nhập, phù hợp chặt chẽ, PCB có thể nhận ra cách điện và kết nối điện giữa các chip khác nhau, các thành phần, cung cấp các đặc tính điện cần thiết.

Thông số kỹ thuật Số lớp, 2~10 lớp;

Độ dày của bảng PCB, thường là 0,1~1,5mm;

Dung sai độ dày tối thiểu của bảng PCB * 0 micron;

Khẩu độ tối thiểu, thông qua lỗ 0,1mm, micropores 0,03mm;

* Chiều rộng/khoảng cách mẫu tối thiểu, 10~80 micron;

Chiều rộng vòng tối thiểu, 50 micron;

* Dung sai đường viền, 0~50 micron;

* Chôn lỗ mù, trở kháng, khả năng kháng chôn;

* Lớp phủ bề mặt, Ni/Au, vàng mềm, vàng cứng, niken/palladium/vàng, v.v.

* Kích thước tấm, 150 × 50mm (tàu sân bay IC cá nhân);

Đó là, chất nền IC đòi hỏi một lớp lõi tinh tế hơn, mật độ cao, số chân cao, khối lượng nhỏ, lỗ, đĩa, dây nhỏ hơn và siêu mỏng. Do đó, cần phải có công nghệ liên kết chính xác giữa các lớp, công nghệ hình ảnh mẫu, công nghệ mạ điện, công nghệ khoan và công nghệ xử lý bề mặt. Yêu cầu cao hơn về độ tin cậy của sản phẩm, thiết bị và dụng cụ, vật liệu và quản lý sản xuất đã được đặt ra. Do đó, ngưỡng kỹ thuật của chất nền IC khá cao và khó nghiên cứu và phát triển hơn.

Khó khăn kỹ thuật So với sản xuất PCB truyền thống, các khó khăn kỹ thuật cần khắc phục của chất nền IC như sau:

(1) Công nghệ sản xuất bảng lõi Bảng lõi mỏng và dễ bị biến dạng, đặc biệt là khi độ dày của tấm là 0,2mm, cần phải phá vỡ với sự trợ giúp của cấu trúc tấm, mở rộng tấm, thông số dòng chảy lớp, hệ thống định vị bánh sandwich và các công nghệ khác để đạt được sự kiểm soát hiệu quả của độ cong vênh và độ dày ép của bảng lõi siêu mỏng.

(2) Công nghệ Micropore

* Bao gồm: hàn mặt nạ mở quá trình, laser đục lỗ vi mù quá trình, mù lỗ mạ đồng điền quá trình.

* Quá trình Conformalmask (Conformamask) được sử dụng để bù đắp hợp lý cho việc mở cửa sổ mù bằng laser và trực tiếp xác định khẩu độ và vị trí của lỗ mù bằng vòng đồng mở.

* Các chỉ số liên quan đến khoan laser micropore: hình dạng lỗ, tỷ lệ khẩu độ trên và dưới, xói mòn bên, nhô ra sợi thủy tinh, dư lượng lỗ chân lông, v.v.

* Các chỉ số liên quan đến mạ đồng mù bao gồm: khả năng lấp đầy, lỗ hổng mù, treo hồ quang, độ tin cậy của mạ đồng, v.v.

* Hiện tại, kích thước micropore là 50~100 micron và số lượng lỗ nhiều lớp đạt 3, 4 và 5 đơn đặt hàng độ lớn.

(3) Hình thành đồ họa và công nghệ mạ đồng

Chế độ bồi thường công nghệ và kiểm soát; Kỹ thuật sản xuất hoa văn tinh tế; Công nghệ kiểm soát đồng nhất độ dày mạ đồng; Công nghệ kiểm soát xói mòn vi mô cho các hoa văn vi mô.

* Yêu cầu khoảng cách chiều rộng mẫu hiện tại là 20~50 micron. Yêu cầu về tính đồng nhất của độ dày mạ đồng là 18 * micron và tính đồng nhất khắc là 90%.

(4) Quá trình hàn điện trở * Bao gồm quá trình cắm lỗ, công nghệ in điện trở hàn, v.v.

* Sự khác biệt về chiều cao giữa bề mặt kháng của chất nền IC nhỏ hơn 10 micron và sự khác biệt về độ sâu giữa bề mặt kháng và bề mặt của tấm hàn nhỏ hơn 15 micron.

(5) Công nghệ xử lý bề mặt

* Tính đồng nhất của độ dày mạ niken/mạ vàng; Hai quá trình mạ vàng mềm và cứng được thực hiện trên cùng một tấm; Quá trình mạ niken/palladium/mạ vàng.

* Lớp phủ bề mặt lót, công nghệ xử lý bề mặt chọn lọc.

(6) Khả năng kiểm tra và công nghệ kiểm tra độ tin cậy của sản phẩm

* Được trang bị nhiều thiết bị kiểm tra/dụng cụ khác nhau từ các nhà máy PCB truyền thống.

* Nắm vững các kỹ thuật kiểm tra độ tin cậy khác với thông thường.

(7) Nói chung, việc sản xuất chất nền IC liên quan đến hơn mười khía cạnh của công nghệ:

Bù động độ bản vẽ; Quá trình mạ đồ họa đạt được tính đồng nhất của độ dày mạ đồng; Kiểm soát toàn bộ quá trình mở rộng và co rút của vật liệu; Quá trình xử lý bề mặt, mạ chọn lọc vàng mềm và cứng, quá trình mạ niken/palladium/vàng;

* Sản xuất tấm lõi wafer;

* Công nghệ kiểm tra độ tin cậy cao; Chế biến vi lỗ;

* Nếu xếp mini 3, 4, 5, quá trình sản xuất;

* Nhiều lớp áp lực; Cán 4 lần; Khoan lỗ 5 lần; Mạ điện 5 lần.

* Hình thành mô hình dây và khắc;

* Hệ thống căn chỉnh chính xác cao;

* Hàn quá trình cắm lỗ, mạ điện quá trình làm đầy micropore;

Phân loại chất nền IC

Thông qua hình thức đóng gói

Xu hướng đóng gói

（1） BGA

* BallGridAiry, BGA, Gói mảng hình cầu.

* Loại tấm này đóng gói tản nhiệt, hiệu suất điện tốt, pin chip có thể được tăng lên đáng kể, phù hợp với gói IC với số lượng hơn 300 pin.

（2） CSP

* CSP, gói cấp chip, gói kích thước cấp chip.

* Là một gói chip đơn, trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ, kích thước gói của nó gần giống hoặc lớn hơn một chút so với chính IC, được sử dụng cho các sản phẩm lưu trữ, sản phẩm truyền thông, sản phẩm điện tử có số lượng pin không cao.

(3) Tấm PCB tinh thể tráng

* FlipChip (FC) là một loại gói trong đó mặt trước của chip lật (Flip) và lồi được kết nối trực tiếp với PCB.

Loại chất nền này có ưu điểm là nhiễu tín hiệu nhỏ, mất mạch kết nối thấp, hiệu suất điện tốt và hiệu quả tản nhiệt cao.

(4) Mô-đun đa chip

* Mô-đun đa chip (MCM) Nhiều chip với các chức năng khác nhau trong cùng một gói.

* Đây là giải pháp tốt nhất cho các thiết bị điện tử hướng tới không dây nhẹ, mỏng, ngắn và thấp hơn tốc độ cao. Được sử dụng trong các máy tính lớn cấp cao hoặc các thiết bị điện tử hiệu suất đặc biệt.

* Bởi vì có nhiều chip trong cùng một gói, nhiễu tín hiệu, tản nhiệt, thiết kế dây mỏng, v.v., không có giải pháp hoàn chỉnh hơn, thuộc về sự phát triển tích cực của sản phẩm.

Theo đặc tính vật liệu

(1) Bảng mạch PCB cứng. Niêm phong tải PCB

* Chất nền đóng gói hữu cơ cứng nhắc được làm bằng nhựa epoxy, nhựa BT, nhựa ABF. Giá trị sản xuất của nó là phần lớn của chất nền đóng gói IC. CTE (Hệ số giãn nở nhiệt) dao động từ 13 đến 17 ppm/C.

(2) Bảng mềm niêm phong tải PCB.

* Chất nền đóng gói được làm bằng chất nền nhựa dẻo PI (polyimide), PE (polyester), CTE là 13~27ppm/C.

(3) Chất nền gốm

* Sử dụng nhôm oxit, nhôm nitride, silicon carbide và các vật liệu gốm khác làm chất nền đóng gói. CTE nhỏ hơn, 6~8ppm/C.

Nổi tiếng với công nghệ kết nối

(1) Chế độ giải phóng mặt bằng để tham gia vào tấm mang

* Dây vàng kết nối IC với PCB.

(2) Bảng vá lỗi

* TAB - Tự động ràng buộc băng

* Pin bên trong của chip được kết nối với chip, pin bên ngoài được kết nối với bảng gói.

(3) Lớp phủ tinh thể liên kết PCB.

* Filpchip, chip là một lồi Filp và được kết nối trực tiếp với chất nền IC.