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先进封装基板介绍
2026年01月03日 16:57   浏览:215   来源:小萍子

先进封装基板介绍


一、概述


     近些年,为满足高性能计算机、新一代移动通信、人工智能、汽车电子以及国防装备等领域的需求,电子产品朝着高性能、高集成度的方向发展。在摩尔定律接近极限,先进晶圆制程成本过高的大环境下,先进封装技术在产业链中的重要性越来越突出。作为先进封测产业中,子模块和子系统设计与集成以及终端产品的核心基础,先进基板是支持先进工艺下巨量I/O提升以及SIP(系统级封装)的核心载体,是异质集成技术的基础与支撑,后摩尔时代,对国家重点行业与重点领域起到核心支撑作用。

二、FCBGA基板

    FCBGA有机基板,是专为倒装芯片球栅格阵列封装设计的高密度集成电路封装基板。其技术核心源于积层法 基板技术。该技术最初由IBM公司引入,用于笔记本电脑的板级封装,旨在有限空间内高密度承载大量电子元器件。凭借优异的电气性能和更具竞争力的制造成本,积层法基板逐步取代陶瓷基板,在倒装芯片封装领域获得广泛应用。此后,在英特尔公司的持续推动下,该项技术日趋成熟与标准化,并被广泛运用于其全线CPU产品中。


     近年来,随着人工智能、5G通信、大数据等技术的飞速发展,市场对高性能CPU、GPU、FPGA及网络路由器/转换器专用芯片的需求急剧增长,导致大尺寸FCBGA封装基板的产能出现严重短缺。FCBGA基板因其层数多、面积大、布线密度高、线宽线距小、以及微孔(通孔、盲孔)孔径微小 等技术特点,其加工制造难度远高于FCCSP等封装基板。目前,全球FCBGA封装基板的产业能力主要集中在中国台湾、日本、韩国等地区,代表性企业包括三星电机、南亚电路板、欣兴电子、京瓷、景硕科技等。在中国大陆,仅有深南电路、越亚半导体、华进半导体等少数企业具备小批量量产能力,其产品技术指标可达线宽/线距15/15 μm、盲孔直径≤40 μm。总体而言,中国大陆在FCBGA基板产业领域仍有巨大的发展潜力和提升空间。图1展示了华进半导体实现小批量量产的FCBGA封装基板样品。

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     FCBGA封装基板通常采用日本味之素公司生产的味之素积层介质薄膜作为积层绝缘介质材料,并运用半加成法工艺进行制造。ABF材料是一种具备低热膨胀系数和低介电损耗特性的热固性薄膜,因其易于加工精细线路、机械性能优良且耐久度高,已成为FCBGA封装基板的标准积层介质材料。当前,高密度大尺寸FCBGA封装基板的研究重点主要集中在ABF材料工艺、薄型FCBGA封装基板技术以及细线路加工工艺等方面。

    

     有些学者针对味之素公司推出的适用于高频场景的低介电常数、低介电损耗ABF材料GL102,系统研究了压合、预固化、除胶、激光打孔等关键工艺条件对ABF与铜层之间结合力以及盲孔加工质量的影响,旨在解决GL102材料可能表现出的ABF-Cu结合力不足、胶渣难以彻底清除等工艺难题,从而降低由此引发的可靠性风险。

三、无芯封装基板

     根据是否有芯板,IC封装基板可被分为有芯基板和无芯基板。有芯基板是带有芯板(核心支撑层)的封装基板。如图所示是有芯基板和无芯基板的结构示意图。有芯基板由中间的芯板和上下部分的积层板构成。无芯基板,则是除去了芯板的封装基板,仅由积层板构成。如图所示是无芯封装基板的一种制造方法,它使用带有双面铜箔的聚酰亚胺(polyimide,PI)作为基材,PI膜作为绝缘层,通过加成法实现高密度布线。

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    消费类电子产品持续向轻薄化发展,这一趋势也驱动着封装基板不断向更轻更薄的方向演进。2004年,富士通公司率先推出了全球首款无芯封装基板“GigaModule-4”。此后,在基板制造商与电子产品品牌的共同推动下,无芯封装基板技术逐步发展并走向成熟,目前已在消费类电子产品中实现规模化应用。国内厂商如越亚、深南电路、兴森快捷等公司已具备与国际先进水平相当的无芯封装基板技术能力。


    传统有芯基板因含有较厚的刚性芯板层,且其通孔直径与其他层差异显著,容易在高频信号传输中引起反射和延迟等问题。相比之下,无芯封装基板的厚度仅为传统基板的三分之一,不仅更契合消费电子产品对轻薄短小的要求,还具备信号传输速度更快、信号完整性更佳、阻抗更低、布线设计自由度更高,以及能够实现更精细图形与间距等诸多优势。


    然而,由于缺少刚性芯板提供的机械支撑,无芯封装基板也存在结构强度不足、易发生翘曲的问题。因此,如何有效控制其在制造和组装过程中的翘曲变形,已成为无芯封装基板研发与生产中的关键课题。


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