封裝基板
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-10-18
封裝基板的視頻教程
封裝基板/功率電路板雙向電熱耦合分析
適用人群：電子產(chǎn)品散熱設(shè)計的企業(yè), 尤其是涉及封裝基板和PCB板的企業(yè)相關(guān)工程師 封裝基板/功率電路板雙向電熱耦合分析【已結(jié)束】 直播時間：2019-11-05 20:00 作為新一代的電子散熱仿真工具, AEDT-Icepak更加偏重于電和熱的耦合, 也更加適合于電工程師的操作習慣, 產(chǎn)品一經(jīng)推出
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WBBGA基板設(shè)計：最新芯片基板設(shè)計與封裝Wire Bond設(shè)計規(guī)范，項目評估、項目設(shè)計、項目后處理
1、本教程是基于目前Cadence公司推出的最新APD+17.4軟件下錄制的視頻，視頻內(nèi)容主要分為：最新的基板設(shè)計規(guī)范講解、最新封裝Wire Bond設(shè)計規(guī)范講解、項目評估、項目設(shè)計、項目后處理五大模塊，筆者結(jié)合多年的項目設(shè)計經(jīng)驗，以實際項目精心總結(jié)并錄制了24節(jié)視頻課程，每一節(jié)課程至少40分鐘以上，其中包含了設(shè)計原理以及原因、設(shè)計注意事項等寶貴內(nèi)容，甚至精確到每一個金手指位置、每一個過孔擺放等都會說明原因以及收益
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封裝基板的實例教程
當前，雖然消費電子市場所有疲軟，但5G、自動駕駛、云計算和人工智能等應用層面仍在不斷提高，全球?qū)π酒男枨笠琅f居高不下，帶動著芯片封裝需求也成倍增長，而封裝基板作為芯片封裝的重要材料自然成為了瘋搶的焦點。
雖然市場火熱依舊，但缺貨問題卻早已存在，持續(xù)旺盛的芯片需求將其缺口越扯越大，哪怕到了2022年也未曾紓解。與此同時，封裝基板亞洲三雄的擴產(chǎn)之路仍在繼續(xù)。
日本，“頂配”供應鏈獨占優(yōu)勢
雖然在過去30年中，日本IC銷售市場份額從1990年代的49%跌至2021年的6%，但其在半導體材料和設(shè)備領(lǐng)域中的地位仍是毋庸置疑。無論是味之素的ABF、昭和Materials的Core材料，還是牛尾電機、維亞美科機械的設(shè)備，這條堪稱“頂配”的基板材料以及相關(guān)設(shè)備供應鏈，讓日本在封裝基板領(lǐng)域更是獨占優(yōu)勢。
作為封裝基板的開創(chuàng)者，日本技術(shù)實力位列全球頂端，掌握著利潤最豐厚的CPU載板。在上世紀九十年代，有機封裝基板發(fā)展的初期階段，日本就走在了最前列，占據(jù)了IC封裝基板絕大多數(shù)的市場。到了2004年，全球半導體產(chǎn)業(yè)迎來倒裝芯片封裝發(fā)展轉(zhuǎn)折點，F(xiàn)C封裝基板開始高速發(fā)展，日本企業(yè)也迅速借機轉(zhuǎn)向更高階的 FC BGA 封裝基板，并占有FC封裝基板（主要指FC—BGA、FC-PGA、FC—LGA等封裝基板）過半的市場。
展開 封裝基板的主要結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)
目前，在封裝基板行業(yè)還沒有形成統(tǒng)一的分類標準。通常根據(jù)適用基板制造的基板材料、制作技術(shù)等方面進行分類。根據(jù)基板材料的不同，可以將封裝基板分為無機封裝基板和有機封裝基板。無機封裝基板主要包括：陶瓷基封裝基板和玻璃基封裝基板。有機封裝基板主要包括：酚醛類封裝基板、聚酯類封裝基板和環(huán)氧樹脂類封裝基板等。根據(jù)封裝基板制作方法不同，可以將封裝基板分為有核（Core）封裝基板和新型無核（Coreless）封裝基板。
有核和無核封裝基板
有核封裝基板在結(jié)構(gòu)上主要分為兩個部分，中間部分為芯板，上下部分為積層板。有核封裝基板制作技術(shù)是基于高密度互連（HDI）印制電路板制作技術(shù)及其改良技術(shù)。
無核基板，也叫無芯基板，是指去除了芯板的封裝基板。新型無核封裝基板制作主要通過自下而上的電沉積技術(shù)制作出層間導電結(jié)構(gòu)—銅柱。它僅使用絕緣層（Build-up Layer）和銅層通過半加成（SemiAdditive Process，縮寫為SAP）積層工藝實現(xiàn)高密度布線。
展開 摘要：簡述了封裝基板在 IT 時代的突出地位；須厘清或了解的相關(guān)知識；電子封裝需解決的技術(shù)課題；封裝基板需解決的技術(shù)課題及基板類型；有機封裝基板的發(fā)展、封裝用有機基板、有機封裝基板的特點、主要性能要求及分類；介紹了封裝基板的設(shè)計原則，從原輔材料的選擇、配方設(shè)計、工藝設(shè)計等方面淺析封裝基板的開發(fā)；并推薦了 DCPD 酚環(huán)氧及 DCPD 酚活性脂在封裝、高頻/高速、高性能、高可靠性基板中的應用。
一、引言
電子信息時代 PCB 作為最基礎(chǔ)、最活躍的電子部件登上國際電子產(chǎn)業(yè)舞臺，成為電子產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要組成部分。從消費類到投資類電子產(chǎn)品，從民用到軍用電子設(shè)備，PCB均發(fā)揮著前所未有的功能和作用。20 世紀末國際上逐漸將沿用上百年的 PCB 改稱為電子基板（electronic substrate），此稱謂的改變意味著傳統(tǒng)的 PCB 業(yè)已跨入高密度多層基板時代，封裝基板被提到突出地位。
電子基板按其結(jié)構(gòu)可分為普通基板、印制電路板、模塊基板等幾大類。其中 PCB 在原有雙面板、多層板的基礎(chǔ)上，近年來又出現(xiàn)積層（build-up）多層板；模塊基板是指新興發(fā)展起來的可以搭載在PCB之上，以BGA、CSP、TAB、MCM為代表的封裝基板（package substrate，簡稱 PKG 基板）。電子基板是半導體芯片封裝的載體，搭載電子元器件的支撐，構(gòu)成電子電路的基盤。小到芯片、電子元器件，大到電路系統(tǒng)、電子設(shè)備整機，都離不開電子基板。近年來在電子基板中，高密度多層基板所占比例越來越大。
誕生于上世紀 90 年代初，并于中期在全球得到快速發(fā)展的積層多層板（build-up multplayer board，簡稱 BUM 基板）是實現(xiàn)高密度布線的有效方式。
展開 半導體封裝基板是一種連接IC芯片（如CPU等）和主板（Mother Board）的部件。封裝基板內(nèi)部也有線路，其主要作用是接收IC芯片與外部連接的電氣信號、為IC芯片提供電源。半導體的生產(chǎn)主要分為前后兩段工序，前段工序是在晶圓上刻畫線路；后段工序主要是將芯片封裝在基板上。
近年來，隨著半導體廠家的大幅度擴產(chǎn)，半導體封裝基板市場也急劇增長。其中，尖端基板的增長尤其顯著。日本富士總研調(diào)查顯示，2022年，服務器方向高性能半導體封裝基板（FCBGA）的市場規(guī)模預計為1兆368億日元（約人民幣541.21億元），較2021年增長34.2%。預計2028年將達到1兆9031億日元（約人民幣993.42億元），是2021年的2.5倍。日本揖斐電和富士通旗下子公司新光電氣工業(yè)在高端基板領(lǐng)域占有極高的市占率。
迄今為止，都是“前段工序”在引領(lǐng)半導體性能的提升。臺積電（TSMC）、美國英特爾、韓國三星電子等多家大型半導體廠家一直在線路微縮化方面開展競爭。但是，這一趨勢正在發(fā)生變化。主要原因表現(xiàn)為隨著IC芯片的微縮化、高性能化發(fā)展，用于輸入、輸出電氣信號的管腳（Pin）數(shù)量也在不斷增加，“后段工序”封裝基板的線路也越來越細、越來越復雜。此外，封裝基板的尺寸也在越來越大。
（圖片出自：日本經(jīng)濟新聞）
此外，“多層化”已在半導體封裝基板行業(yè)取得明顯進步。為了讓電氣信號順暢地流動，除了簡單地繪制線路以外，還需要控制電氣的性能。因此，需要堆疊多層微米級（一微米=1/1000毫米）的絕緣樹脂。一般的計算機方向封裝基板為8層，而服務器方向尖端基板為20層以上。在基板的線寬愈來愈細、尺寸越來越大的情況下堆疊絕緣樹脂時，不容許有任何的偏差。
半導體行業(yè)的焦點轉(zhuǎn)向“后段工序”
半導體“前段工序”中的微縮化發(fā)展速度越來越慢。
展開 一方面，隨著電動汽車（EV）的普及，氮化硅（SiN）基板作為一種絕緣基板，因為被應用在汽車功率半導體模塊的核心部位而備受關(guān)注。另一方面，在相關(guān)基板部件和設(shè)備行業(yè)，各企業(yè)都瞄準了全球電子電路市場的良好預期，為滿足其旺盛的市場需求，都在積極進行投資布局。
封裝基板投資火爆
新冠疫情給日本基板行業(yè)的業(yè)務戰(zhàn)略也帶來了重大紅利。為高端服務器提供高性能CPU封裝基板的IBIDEN公司以及新光電氣工業(yè)公司，正享受著這一紅利帶來的旺盛需求，在積極擴大日本國內(nèi)的投資項目。
CPU、AI芯片和GPU等高性能邏輯的封裝基板需求旺盛。不僅僅IBIDEN和新光電氣工業(yè)公司收到不少訂單問詢，甚至中堅力量—凸版印刷、京瓷，以及富士通（FICT）等擁有技術(shù)實力的企業(yè)，也都收到了來自英特爾、AMD和NVIDIA等公司的提高封裝基板產(chǎn)能，加強封裝基板供應的請求。歸根結(jié)底，這是因為封裝基板的制造工藝不同于普通的多層基板，它不僅需要精細的電路形成，而且在高速傳輸處理和散熱措施方面，還需要多維度的生產(chǎn)管理和可靠性。目前，因為擁有這種穩(wěn)定生產(chǎn)能力的廠商并不多，所以客戶的這種“需求熱”可能還會持續(xù)一段時間。
為了滿足高端封裝基板日益增長的需求，行業(yè)領(lǐng)跑者IBIDEN自2018年以來，一直在其核心據(jù)點—大垣中央工廠進行大規(guī)模的投資活動。一期投資的生產(chǎn)線已經(jīng)于2020年10月正式投入生產(chǎn)，預計這將直接提高2020財年的后期業(yè)績。此外，該公司還計劃在2020年花費800億日元（約人民幣48億元）對大垣中央工廠電子部門的設(shè)備升級進行二期投資。預計該投資額將創(chuàng)歷史新高，該投資將成為其核心項目。
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封裝基板的最新內(nèi)容
元原子顯示為外凸的柱狀結(jié)構(gòu)，其尺寸和位置各不相同
光子集成電路的光柵耦合器
另一個領(lǐng)域是共封裝光學，這是由光學元件和封裝基板上的硅組成的集成系統(tǒng)。共封裝光學器件旨在應對現(xiàn)代電子產(chǎn)品的功耗和帶寬挑戰(zhàn)，并被視為光子集成電路開發(fā)的重要基石。一些主要應用包括增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、圖像傳感器和光通信等。
晶圓制造及封裝：晶圓制造、SiP 封裝、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設(shè)備及組裝和測試等、封裝設(shè)計、測試、設(shè)備與應用制造與封測、EDA、MCU、印制電路板、封裝基板半導體材料與設(shè)備等。
集成電路制造技術(shù)：晶圓制造/代工、模擬集成電路、數(shù)/模混合集成電路；相關(guān)微處理器、存儲器、FPGA、分立器件、光電器件、功率器件、傳感器件等技術(shù)器件；集成電路終端產(chǎn)品。
3、陶瓷基板及封裝外殼：陶瓷封裝外殼、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜電路板、厚膜電路板、陶瓷封裝基座、熱沉、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈹、莫來石粉體及基板等；
4、金屬材料：銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用內(nèi)/外電極漿料、LTCC銀漿、金漿、鎢鉬漿料、銅漿、靶材、無氧銅帶、可伐合金、金屬沖壓件等；
5、助劑：陶瓷和導電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑
※ 展示范圍
IC 設(shè)計、芯片：
IC及相關(guān)電子產(chǎn)品設(shè)計、人工智能芯片、電源管理芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片、5G通信芯片及方案、汽車電子芯片、安全控制芯片、數(shù)模混合通訊射頻芯片、存儲芯片、LED照明及顯示驅(qū)動類芯片等;
晶圓制造及封裝：
晶圓制造、SiP先進封裝、OSATs、EMS、OEMs、IDM、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設(shè)備及組裝和測試等、封裝設(shè)計、測試
晶圓制造及封裝：晶圓制造、SiP 封裝、硅晶圓及IC封裝載板、印制電路板、封裝基板和設(shè)備及組裝和測試等、封裝設(shè)計、測試、設(shè)備與應用制造與封測、EDA、MCU、印制電路板、封裝基板半導體材料與設(shè)備等。
集成電路制造技術(shù)：晶圓制造/代工、模擬集成電路、數(shù)/模混合集成電路；相關(guān)微處理器、存儲器、FPGA、分立器件、光電器件、功率器件、傳感器件等技術(shù)器件；集成電路終端產(chǎn)品。
另外，作為新一代半導體封裝基板而備受矚目的玻璃基板也使用ABF材料。
另外，LG化學除了BF外，還開發(fā)了=BGT（Back Grinding Tape）材料等，目前正在量產(chǎn)中。BGT是用于對晶圓背面進行磨削（Back Grinding）的工藝所使用的材料。BGT貼附于在晶圓前面，用于防止磨削時產(chǎn)生的硅粉和沖洗水的滲透。另外，還具有防止翹曲(warpage)并保護晶圓的功能。
據(jù)三星的一些合作公司預測，為了實現(xiàn)三星顯示正在研發(fā)的擴展現(xiàn)實（XR）設(shè)備微型顯示（Micro Display）技術(shù)和三星電機正在開發(fā)的半導體封裝玻璃芯基板技術(shù)的商業(yè)化，三星電子半導體（DS）部門和智能手機（MX）部門之間的合作亟待深化，以充分發(fā)揮整個集團的協(xié)同效應。
然而目前，三星電子的MX部門已經(jīng)作出決定，XR設(shè)備的OLEDoS供應商將不是三星顯示，而是日本的索尼。
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展會名稱：2024中國(上海)國際電子封裝測試展覽會
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英文名稱：China (Shanghai) International Electronic Packaging and Testing Exhibition
特別值得一提的是，賽伍技術(shù)的晶圓劃片應用與基板封裝切割出貨接近1:1，是國內(nèi)晶圓級切割膠帶率先量產(chǎn)的制造商之一。
在分立器件功率半導體領(lǐng)域，李阜陽表示賽伍技術(shù)的IGBT晶圓用研磨膠帶也在某IDM工廠率先實現(xiàn)了國產(chǎn)化。此外，賽伍技術(shù)還是首家量產(chǎn)散熱銅片的國產(chǎn)廠商，為IGBT IPM功率模塊領(lǐng)域提供了重要支持。
傳統(tǒng)的IGBT功率模塊主要由IGBT芯片，氧化鋁覆銅陶瓷基板，封裝互連材料，鍵合線，電連接端子等組成
圖1傳統(tǒng)單面冷卻IGBT封裝結(jié)構(gòu)
行業(yè)痛點——散熱問題
