柔性線路板之封裝基板主要材料有哪些?
據(jù)柔性線路板廠了解,封裝基板是 IC 封裝最大的成本,占比超過 30%。IC 封裝成本包括封裝基板、包裝材料、設(shè)備貶值和測試等,其中 IC 載板成本占比超過 30%,是集成電路封裝的成本大頭,在集成電路封裝中占據(jù)重要的地位。對于 IC 載板來說,其基板材料包括銅箔、基板、干膜(固態(tài)光阻劑)、濕膜(液態(tài)光阻劑)及金屬材料(銅球、鎳珠及金鹽),其中基板占比要超過 30%,是 IC 載板最大的成本端。
1)主要原材料之一:銅箔
與柔性線路板廠的 PCB 類似,IC 載板所需銅箔也為電解銅箔,且需是超薄均勻性銅箔,厚度最低可達 1.5μm,一般為 2-18μm,而傳統(tǒng) PCB 所用銅箔厚度為 18、35μm左右。超薄銅箔的價格要高于普通電解銅箔,在加工難度上也要更大一些。
2)主要原材料之二:基板板材
載板的基板類似于 PCB 的覆銅板,主要分為硬質(zhì)基板、柔性薄膜基板和共燒陶瓷基板三大種類,其中硬質(zhì)基板和柔性基板具備更大的發(fā)展空間,而共燒陶瓷基板發(fā)展趨于減緩。
IC 載板基材主要考慮的因素包括尺寸穩(wěn)定性、高頻特性、耐熱性和熱傳導性等多種要求:
目前硬質(zhì)封裝基板主要有三種材料,分別是 BT 材料、ABF 材料和 MIS 材料;
柔性封裝基板基板材料主要包括 PI(聚酰亞胺)和 PE(聚酯)樹脂;
陶瓷封裝基板材料主要為氧化鋁、氮化鋁、碳化硅等陶瓷材料。
硬質(zhì)基板材料:BT、ABF、MIS
1)BT 樹脂 BT 樹脂全稱為“雙馬來酰亞胺三嗪樹脂”,由日本三菱瓦斯公司研發(fā),雖然 BT 樹脂專利期已過,但三菱瓦斯公司在 BT 樹脂研發(fā)和應(yīng)用方面仍處于全球領(lǐng)先地位。BT 樹脂具備高 Tg、高耐熱性、抗?jié)裥?、低介電常?shù)(Dk)和低散失因素(Df)等多種優(yōu)勢,但是由于具有玻纖紗層,較 ABF 材質(zhì)的 FC 基板更硬,且布線較麻煩,雷射鉆孔的難度較高,無法滿足細線路要求,但可以穩(wěn)定尺寸,防止熱脹冷縮而影響線路良率,因此 BT 材質(zhì)多用于對于可靠度要求較高的網(wǎng)路晶片及可程式邏輯晶片。目前,BT 基板多用于手機 MEMS 芯片、通信芯片和內(nèi)存芯片等產(chǎn)品,隨著 LED 芯片的快速發(fā)展,BT 基板在 LED 芯片封裝上的應(yīng)用也在快速發(fā)展。
2)ABF ABF 材料是由 Intel 主導研發(fā)的材料,用于導入 Flip Chip 等高階載板的生產(chǎn)。相比于 BT 基材,ABF 材質(zhì)可做線路較細、適合高腳數(shù)高傳輸?shù)?IC,多用于 CPU、GPU 和晶片組等大型高端芯片。ABF 作為增層材料,銅箔基板上面直接附著 ABF 就可以作線路,也不需要熱壓合過程。
過去,ABFFC 有厚度上的問題,不過由于銅箔基板的技術(shù)越來越先進,ABFFC 只要采用薄板,就可以解決厚度的問題。早期 ABF 載板應(yīng)用在電腦、游戲機的 CPU 居多,隨著智慧型手機崛起和封裝技術(shù)改變,ABF 產(chǎn)業(yè)曾陷入低潮,但在近年網(wǎng)路速度提升與技術(shù)突破,高效能運算新應(yīng)用浮上臺面,ABF 需求再次放大。
從產(chǎn)業(yè)的趨勢來看,柔性線路板廠認為ABF基材可以跟上半導體先進制程的腳步,達到細線路、細線寬/線距的要求,未來市場成長潛力可期。產(chǎn)能受限,行業(yè)龍頭開始擴產(chǎn)。2019 年 5 月,欣興宣布,預計自 2019 年 至 2022 年投資 200 億元來擴增高階 IC 覆晶載板廠,大力發(fā)展 ABF 基板。其他臺廠方面,景碩預計將類載板轉(zhuǎn)往生產(chǎn) ABF,南電也在持續(xù)增加產(chǎn)能。同時,內(nèi)資 PCB 企業(yè)也在加速布局。
3)MIS MIS 基板封裝技術(shù)是一種新型技術(shù),目前在模擬、功率 IC、及數(shù)字貨幣等市場領(lǐng)域迅速發(fā)展。MIS 與傳統(tǒng)的基板不同,包含一層或多層預包封結(jié)構(gòu),每一層都通過電鍍銅來進行互連,以提供在封裝過程中的電性連接。MIS 可以替代一些傳統(tǒng)的如 QFN 封裝或基于引線框的封裝,因為 MIS 具有更細的布線能力,更優(yōu)的電和熱性能,和更小的外形。
柔性基板材料:PI、PE
PI、PE 樹脂在撓性 PCB 和 IC 載板中得到了廣泛的使用,尤其在帶式 IC 載板中應(yīng)用最多。撓性薄膜基板主要分為三層有膠基板和二層無膠基板。三層有膠板最初主要用于運載火箭、巡航導彈、空間衛(wèi)星等軍工電子產(chǎn)品,后來也擴展到各種民用電子產(chǎn)品芯片;無膠板厚度更小,適合于高密度布線,在耐熱性、細線化和薄型化具有明顯的優(yōu)勢,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費電子、汽車電子等領(lǐng)域,是未來撓性封裝基板主要發(fā)展方向。
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