IC封裝基板的研究與性能分析

岳長來

（深圳和美精藝半導(dǎo)體科技股份有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

IC封裝基板雖然在日常生活中不常見，但是在一些工業(yè)領(lǐng)域和電子半導(dǎo)體科技領(lǐng)域都有涉及。科技領(lǐng)域的發(fā)展與時代的發(fā)展可以說是息息相關(guān)的。時代的進步為科技進步提供條件的同時也在給科技領(lǐng)域創(chuàng)新施加壓力。如果不能順應(yīng)時代發(fā)展的趨勢，更好地為人們提供服務(wù)的話，那么只能是被淘汰。所以，工業(yè)領(lǐng)域和科技領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展一直是被社會各界關(guān)注的大問題。IC封裝基板的創(chuàng)新研究也不例外。而且IC封裝基板的創(chuàng)新研究要求還比較高，材料選擇上不僅要做到耐熱還要足夠堅固，能夠起到一定的支撐作用。因為IC封裝基板在日常生活中不常見，所以在創(chuàng)新設(shè)計時更多的要求科技化和智能化。而要達到這樣的效果就需要努力進行鉆研，不斷完善IC封裝基板[1]。

1 IC封裝基板概況

隨著科學技術(shù)的不斷進步，以及當前社會發(fā)展的需要，已經(jīng)給電子產(chǎn)品的發(fā)展提出了新的要求，而新要求更多的側(cè)重于智能化和便攜化。在這樣的社會大背景之下，更是為IC封裝基板創(chuàng)新發(fā)展提出了一系列新的要求。要求PCB迅速走向高密度化、高性能化，而且，在發(fā)展的過程中要盡可能做到高可靠性發(fā)展。所謂朝著深化程度發(fā)展，其實也就是朝著高密度化程度發(fā)展。從某種程度上來說，IC封裝基板與HDI/BUM板有著異曲同工之處。只不過是IC封裝基板與HDI/BUM板相比較顯得更為高級和完善。

圖1 封裝基板圖例

2 IC封裝基板實驗細節(jié)剖析

2.1 IC封裝基板基本材料

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前IC封裝基板所使用的基本材料主要包括增容改性樹脂、有機錫催化劑。這兩種材料從某種程度上可以說是具有一定的可靠性，因為這兩種材料全部都是高校進行認證過的。除此之外，其他的溴化環(huán)氧樹脂、球硅、2116玻璃布、偶聯(lián)劑、溶劑等統(tǒng)統(tǒng)為工業(yè)制成品，與前兩種相比較就顯得比較常見了。

2.2 基板制作準備

談到基板制備，就要求做到嚴謹高效。首先在膠液制備環(huán)節(jié)，必須按照不少于70%的膠液濃度進行計量。濃度配置好之后，將增容改性樹脂、有機錫催化劑、無機填料、偶聯(lián)劑、溶劑分次稱量到三口燒瓶中，在進行燃燒時，必須將溫度控制在85攝氏度，最低不能低于80攝氏度。在加熱的過程中還要求持續(xù)攪拌，以達到均勻效果。在正常室溫下晾涼,于170C進行烘干制成粘接片。但是事物的發(fā)展往往都不是一帆風順的，都會存在或多或少的問題。基板制備也是如此，另外，再加上覆銅板壓制工作還處于研究試用階段，也就會存在不完善的地方。就需要盡可能地小心嚴謹。首先必須按規(guī)定厚度要求將粘結(jié)片、銅箔疊合,疊合工作完成之后，也要按照一定的規(guī)定對覆銅板進行基礎(chǔ)的壓制工作[2]。

圖2 各類基礎(chǔ)封裝基板

2.3 IC封裝基板基本性能

為了使IC封裝基板性能達到最佳效果，就需要參照IPC-4101E標準進行測試。在進行性能測試的過程中也要對測驗結(jié)果進行多次記錄比對。還要保證測驗次數(shù)不少于五次。之后通過對數(shù)據(jù)的分析解讀來使IC封裝基板的各項性能達到要求。而且這樣做的目的也是為了完善IC封裝基板的具體性能，使IC封裝基板在使用中發(fā)揮最佳作用。

3 IC封裝基板研究啟示

3.1 嚴格遵守樹脂組成設(shè)計原則

目前，IC封裝基板性能的升級完善過程中，較為困難的是實現(xiàn)耐熱等性能的均衡。又因為樹脂材料本身具有易燃性，在對樹脂組成進行設(shè)計加工的過程中，阻燃劑的使用是萬萬必不可少的。而且，為了使樹脂組成設(shè)計通過PCT測試，還需要進行多次實驗，分析出構(gòu)成樹脂的各種元素材料。為了使樹脂的性能更加完善，還可以對構(gòu)成樹脂的各種元素比例進行調(diào)整。盡可能多的增加阻燃劑的使用，這是增強樹脂安全性的根本，也是為IC封裝基板使用提供便利的關(guān)鍵。雖然樹脂構(gòu)成材料的研究過程中可以具有一定的可隨意調(diào)節(jié)性，但是也不可以隨意而為之，必須嚴格遵守樹脂組成設(shè)計原則。在規(guī)則允許的范圍內(nèi)進行科技創(chuàng)新研究。

3.2 覆銅板性能完善要足夠謹慎

通過對覆銅板性能測試結(jié)果的橫向、縱向綜合比對，發(fā)現(xiàn)目前市場上所投入使用的覆銅板材料中的膠含量已經(jīng)達到了其他填充材料的一半以上。而通過與當前一些科技公司的應(yīng)用數(shù)據(jù)進行一定的比較，發(fā)現(xiàn)覆銅板當中各種科技元素的含量都優(yōu)于其他元素材料。而且也有越來越多的企業(yè)主動選擇覆銅板用于IC封裝基板的設(shè)計與研發(fā)。而且一定技術(shù)的使用也已經(jīng)傳播到了國外其他國家。由此可見，覆銅板性能測試結(jié)果達到了社會各方面發(fā)展的需要。甚至已經(jīng)超過了目前市場上的一些科技公司的最初預(yù)想。所以，在以后的生產(chǎn)生活中，IC封裝基板采用覆銅材料進行封裝，能夠為科技市場的進一步發(fā)展提供便利，也能使IC封裝基板性能更加完善。

3.3 典型性能要具體分析

3.3.1 耐熱性能

本文的覆銅板的Tg為195C,主要采用短鏈的高溴環(huán)氧。使用覆銅板之前采用的絕大多數(shù)都是長鏈的低溴環(huán)氧,而且本文GA(5%loss)為334C，之前的各種材料都沒有達到如此地步，這與覆銅板的使用了較多的短鏈環(huán)氧有關(guān)。雖然采用短鏈的高溴環(huán)氧與之前采用的長鏈的低溴環(huán)氧相比較而言是一種大膽的嘗試與突破。但是最后的結(jié)果表明是成功的。采用短鏈的高溴環(huán)氧的覆銅板用于IC封裝基板的創(chuàng)新應(yīng)用當中，使得IC封裝基板的耐熱性能達到了最高水平。可能在短期之內(nèi)都不會有新的材料進行替代，也不會有新的技術(shù)突破使得IC封裝基板性能更加完善。

3.3.2 PCT 性能

IC封裝基板的PCT性能完善工作可以說是與耐熱性能和介電性能背道而馳的，所以，IC封裝基板的PCT性能的完善就需要單獨成系統(tǒng)，單獨進行一定的創(chuàng)新設(shè)計。而且，PCT性能的完善工作不能對其他性能的完善工作造成影響，以免其他性能的設(shè)計方案受到影響。所以，絕大多數(shù)科技工作者在進行IC封裝基板的性能完善工作時，往往是放到首位工作進行，只要PCT性能得到保證，那么其他性能的完善就顯得容易輕松得多。但是，如果想要使IC封裝基板的PCT性能通過PCT測試,就需要IC封裝基板的性能完善的過程中對一些不太重要的性能進行一定的割舍，最終保存一些比較重要的，作用比較明顯的重要性能。目前PCT性能的完善工作已經(jīng)取得一定成績，但是，還是要做到緊跟時代潮流進行不斷更新完善[3]。

3.3.3 介電性能

5GHz條件下覆銅板的Dk/Df為4.12/0.0075，顯著地優(yōu)于MGC的HL832、HL 832HS、HL832TF(Df:0.017～0.011),甚至達到了MGC無鹵系列(HL832NS、HL832NStypeHD)的水平(Df:0.008)。這樣的IC封裝基板與傳統(tǒng)封裝基板相比就更加完善化和智能化。而且，樹脂配方的完善也使得IC封裝基板對于周圍環(huán)境的承受能力大大加強，無論是介電性還是耐熱性都有所優(yōu)化。而這樣的IC封裝基板就大大增大了樹脂配方設(shè)計的自由度,可以使樹脂阻燃劑的使用減少一大半，甚至還能很大程度上提高Tg等性能。

4 結(jié)語

通過上文對IC封裝基板概況的具體分析，以及各種實驗數(shù)據(jù)的具體研究。不難發(fā)現(xiàn)，為了使IC封裝基板的介電性能耐熱性能、熱膨脹系數(shù)、耐濕熱性能發(fā)揮到最大效果，就必須通過一次又一次地實驗，找到最為合適的加工制作材料。增容改性樹脂雖然比較符合制作標準，但是它本身容易燃燒，就需要加入一定的阻燃劑來對樹脂材料加以保護。目前IC封裝基板經(jīng)過一定的創(chuàng)新調(diào)整，它的耐熱性能、PCT性能以及介電性能都已經(jīng)達到了社會工業(yè)需求標準。甚至可以推廣到除工業(yè)以外的其他領(lǐng)域進行使用。相信在不遠的將來，以覆銅板和樹脂材料構(gòu)成的IC封裝基板能夠推廣到世界其他國家，為其他國家提供技術(shù)理論支持的同時，推動我國與他國的科技合作。