先進(jìn)封裝技術(shù)已經(jīng)越來越多地走入人們的視野，成為推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一大驅(qū)動(dòng)力，其中用于承載晶圓片的小小IC載板也多次與日本味之素?cái)y手成為產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。在11月東京舉辦的第21屆IEEE封裝制造技術(shù)會(huì)議上，欣興電子發(fā)表了高密度混合載板研究成果，將助力先進(jìn)封裝技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

 

研究背景

 

在摩爾定律逐漸放緩的當(dāng)下，先進(jìn)封裝技術(shù)成為推動(dòng)芯片性能進(jìn)一步提升的關(guān)鍵因素之一。發(fā)展#今，先進(jìn)封裝已進(jìn)行了多次迭代。在2.1D封裝*工藝中，將具有細(xì)金屬線寬和間距的薄膜層制備在積層（build-up）多層板的頂層，形成混合封裝載板*；這種一次完成整個(gè)封裝載板制備的工藝，其良率減損（暫譯名，英文Yield Loss）不易控制，且程度較高。而在2.3D封裝*中，用于承載晶圓片的硅中介層載板和用于焊接在電路板上的積層多層板則是分開制備、然后通過焊錫焊點(diǎn)進(jìn)行互連，形成混合封裝載板；這種工藝下，混合封裝載板的良率減損更受控且程度更小。

 

在欣興電子研究團(tuán)隊(duì)的研究中，與2.3D封裝類似，將中介層載板和積層多層板或高密度互連PCB電路板*分開制作，然后通過互連層進(jìn)行集成，但兩者#大區(qū)別是本研究將原本2.3D封裝中的焊點(diǎn)替換成了互連層，其研究成果以“Development of High-Density Hybrid Substrate for Heterogeneous Integration”為題發(fā)表于第21屆日本封裝與制造技術(shù)會(huì)議（IEEE CPMT Symposium Japan）,#作者為Chia-Yu Peng。

 

*2.1D／2.3D封裝：2.1D封裝主要指先進(jìn)封裝范疇中相對(duì)傳統(tǒng)封裝具有更高精度的晶圓級(jí)封裝（WLCSP）和載板級(jí)封裝（PLP）；*2.3D封裝，根據(jù)英文文獻(xiàn)推測(cè)其即為中文互聯(lián)網(wǎng)下通常指代的2.5D封裝，即采用硅中介層和硅橋?yàn)榇淼默F(xiàn)先進(jìn)封裝技術(shù)，其特點(diǎn)在正文中已有描述；通過TSV工藝實(shí)現(xiàn)垂直方向堆疊的封裝技術(shù)則被稱為3D封裝。

 

*載板，即Substrate，在不同的集成電路細(xì)分領(lǐng)域中有不同的指向，此處指代芯片封裝的載體基板時(shí)取“載板”為譯名，下同；對(duì)于封裝載板中的一部分功能層，如中介層，則采用“基板”作為區(qū)分。

 

*高密度互連PCB電路板,即HDI電路板，high-density interconnect，相比傳統(tǒng)電路板擁有更小的尺寸和線寬，從而在更小的面積和體積等實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的電路連通，常用于手機(jī)等對(duì)空間要求嚴(yán)苛的電子設(shè)備中。

 

研究?jī)?nèi)容

 

本研究成果中所采用的互連層厚度為60μm，由β級(jí)的預(yù)浸料和填充導(dǎo)電漿料的通孔(頂部直徑為100μm，底部直徑為80μm)組。

 

37μm無核芯基板（即中介層基板）由PID感光型電介質(zhì)-LDI直寫光刻-顯影-PVD沉積-光刻膠上膠-LDI直寫光刻-鍍銅等一系列工藝步驟制備而成。

 

研究所用的HDI電路板厚度為1mm，共8層，焊盤間距為350um，焊盤直徑為300um。

 

互連層、中介層和HDI這3個(gè)分離制作的結(jié)構(gòu)#終通過熱壓縮實(shí)現(xiàn)完全固化一體。

 

以下圖注中的RDL基板即為中介層部分，RDL即Re-Distribution Layer，重布線之意，通過中介層可將原本芯片I/O點(diǎn)進(jìn)行了中介轉(zhuǎn)接、使芯片能適應(yīng)不同封裝形式，因而得名。

 

已封裝芯片的俯視圖和剖面示意圖

 

 

測(cè)試載板的幾個(gè)核心部分

 

制作RDL基板的核心工藝步驟

 

制作RDL基板的玻璃基底（a）

無玻璃基底工藝的有機(jī)面板（b）

 

RDL基板頂部光學(xué)圖像

 

RDL基板的橫截面SEM形貌像

 

混合載板制成工藝步驟示意圖

 

前景展望

 

在集成電路制造領(lǐng)域和先進(jìn)封裝技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，高密度IC封裝載板的產(chǎn)能和技術(shù)發(fā)展成為了先進(jìn)芯片實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化鏈條上的又一個(gè)需要突破的技術(shù)難點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)上下游環(huán)環(huán)相扣。如今封裝載板越來越多使用與IC制造相似（但精度相對(duì)要低，為微米級(jí)）的工藝，這也愈發(fā)顯現(xiàn)了先進(jìn)封裝的重要性，為此ABF載板與日本食品公司味之素也頻頻出現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)新聞中，高密度、高良率的精密封裝載板將成為先進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)展一大驅(qū)動(dòng)力量。

 

團(tuán)隊(duì)介紹

欣興電子成立于1990年，總公司位于臺(tái)灣桃園，為聯(lián)電責(zé)任企業(yè)群之一，是先進(jìn)手機(jī)HDI板及IC封裝載板的主要供應(yīng)商。

 

論文原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9648860/