载板主要分为硬质基板、柔性薄膜基板和共烧陶瓷基板三大种类,其中硬质基板和柔性基板目前具备相对大的发展空间。硬质封装基板主要有四种路线,其材料先从BT树脂开始,到后来PC发展需要FC-BGA(Intel起源)采用ABF材料,2010年前后开始采用MIS(恒劲科技叫C2iM基板)基板(塑封材料),到2021年深圳鼎华采取新工艺的NWS PPS封装材料(不翘曲剥离封装载板)。未来逐渐将会以此四大类材料作为IC载板的主要格局。
1.BT载板
全球基本有70%以上载板采用BT材料。BT 树脂全称为“双马来酰亚胺三嗪树脂”,由日本三菱瓦斯公司研发,虽然 BT 树脂专利期已过,但三菱瓦斯公司在 BT 树脂研发和应用方面仍处于全球领先地位。
BT 树脂具备高Tg、高耐热性、抗湿性、低介电常数(Dk)和低散失因素(Df)等多种优势,但是由于具有玻纤纱层,较 ABF 材质的 FC 基板更硬,且布线较麻烦,雷射钻孔的难度较高,无法满足细线路要求,但可以稳定尺寸,防止热胀冷缩而影响线路良率,因此 BT 材质多用于对于可靠度要求较高的网路晶片及可程式逻辑晶片。
目前,BT 基板多用于手机 MEMS芯片、通信芯片和内存芯片等产品,随着 LED 芯片的快速发展,BT 基板在 LED 芯片封装上的应用也在快速发展。
2.ABF材料
ABF 材料是由 Intel 主导研发的材料,用于导入 Flip Chip 等高阶载板的生产。ABF材料由日本味之素唯一生产(Ajinomoto),该厂商最先开始以味精,食品调味为产业,后续与Intel机缘一起开启FC-BGA基板的研发,导致ABF基本称为CPU FC-BGA产品的标配材料。
相比于 BT 基材,ABF 材质可做线路较细、适合高脚数高传输的IC,多用于 CPU、GPU 和晶片组等大型高端芯片。ABF 作为增层材料,铜箔基板上面直接附着 ABF 就可以作线路,也不需要热压合过程。
早期 ABF 载板应用在电脑、游戏机的 CPU 居多,随着智慧型手机崛起和封装技术改变,ABF 产业曾陷入低潮,但在近年网路速度提升与技术突破,高效能运算新应用浮上台面,ABF 需求再次放大。从产业的趋势来看,ABF基材可以跟上半导体先进制程的脚步,达到细线路、细线宽/线距的要求,未来市场成长潜力可期。
由于产能受限,全球IC载板制造企业中有量产ABF材料(SAP制程)的企业屈指可数,主要有:日本IBIDEN、SHINKO、Kyocera(量产5/5μm),韩国 SEMCO ;重庆ATS(量产12/12um);台湾欣兴、南电等。
由于SAP制程L/S接近一般PCB线路制作物理极限(结合力、良率等问题)对于制程环境以及洁净度要求极高,需要自动化程度与制程稳定性管理(药水分析,CPK,品质监控等)非一般PCB能想象其难度,SAP制程量产工厂投资巨大(厂房建设,自动化程度,物料纯度,材料及running cost等非同一般),一般按照10000平方/月产能,预计前期投资15-20亿RMB;如果前期没有大客户订单支持以及前期的资金储备,IC载板认证周期1-2年(大客户);一般企业难以进入该领域。
3.C2iM(MIS)材料
C2iM 基板全名为 Copper Connection in Molding,被台湾供应商恒劲科技取名为 C2iM,这种基板是以环氧树酯(Epoxy resin)为主的模封材料为基材。 该技术原始持有者为新加坡APS公司,目前已技术移转并授权予新加坡载板厂MicroCircut Technology(MCT)、以及长电科技、恒劲科技等三家公司使用。
MIS基板是一种新型技术,目前在模拟、功率 IC、及数字货币等市场领域迅速发展。MIS与传统的基板不同,包含一层或多层预包封结构,每一层都通过电镀铜来进行互连,以提供在封装过程中的电性连接。MIS也可以替代一些传统的如 QFN 封装或基于引线框架的封装。
4.New PPS材料
该技术路线由深圳鼎华在2021年完成,并开始小批量生产。与有别于传统载板中需使用有机材料(包括玻璃纤维、BT 或ABF或PP树脂等),主要特色在不锈钢片上先制作外电极,在此基础上逐层RDL内电路,过程可以使用PP、ABF或液态树脂等,开孔方式激光、树脂蚀刻甚至光刻,无需其他路线所需的研磨工序,极大的降低了制造成本。
New PPS基板的优点是可以通过化学镀铜得到底铜(0.3-1μm),线路的制作能力高,能够跨进10μm制程。同时由于其采用PCB树脂涂覆,材料便宜、工艺简单,而激光开孔又可以使加工精度大大提高。并且能克服翘曲和断裂问题,提升封装的良率。
New PPS载板目前主要适用于先进封装和MiniLed领域,尤其在miniLed领域,由于其超薄特性,相比现有的BT载板,无论良率还是成本都具备极大优势。
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