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IC基板
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IC基板或称IC载板主要功能为承载IC做为载体之用,并以IC基板内部线路连接晶片与印刷电路板(PCB)之间的讯号,是介于IC及PCB之间的产业,主要 为保护电路、固定线路与导散馀热,为封装制程中的关键零件,占封装制程35-55%成本,随晶圆制程技术演进,对于晶圆布线密度、传输速率及讯号干扰等效 能需求提高,使得IC基板需求逐渐增加。[1]

IC基板的技术,分为IC与基板的连接方式,及基板与PCB的连接方式。IC与基板的连接方式,分为覆晶(Flip Chip,FC)及打线 (Wire Bounded,WB),FC是将晶片正面翻覆,以凸块直接连接基板,该承载基板即称为覆晶载板,作为晶片与电路板间电性连接与传输的缓冲介面。透过基板的扇出 (Fan out)功能,以确定晶片逻辑闸输出能达到电路板上逻辑闸输入的最大数目;WB则是利用金线 (Gold wire)连接IC晶片上之电性接点 (Electrical pad)与承载基板,即称为打线载板。


IC基板其实和PCB板有很大的相似性, 但仍有些许不同!

  • 1.IC基板的板材通常不是用 FR4(用BT, G-TEK等), 而PCB 通常是用FR4
  • 2.制程中IC基板通常会有很多的孔, 所以占钻孔机的时间很长, 很长, 而PCB的孔再多也不太可能有IC基板多, 而且IC 基板的孔都很小个, 所以钻孔机器通常不同
  • 3.IC基板用水平电镀线, 而一般的PCB用垂直的
  • 4.IC基板印刷油面过程与PCB 也不同, PCB像是在屠宰场, 而IC基板却要求在无尘室
  • 5.IC基板的PAD通常用化金的方式, PCB要省钱用喷锡, 当然也有些是化金
  • 6.IC基板的良率较低, 而PCB不到95%就准备收起来!

PCB印刷电路板以不导电材料(最早用电木后有玻璃签维铝板及软塑化材料等)涂镀上一层导电面(一般为铜膜),所制成的平板主要功用做电子线路的基板。[2]


IC 封装主要提供IC保护、散热、电路导通等功能,而测试则是 检测所制造的IC功能是否正常。两者除了功能不同外,在成本结构上也有差异。封装业因设备投资金额不大,原料成本是制造成本的大宗,约占4-6成左右,而 折旧所占比重约1成多。尤其,随著载板封装的快速成长,因载板成本较贵,原料成本所占比重更高。测试并不须投入原料,无原料成本,但固定成本高,因设备投 资金额大,因此使得折旧占制造成本比重约4-5成。 随晶圆制程技术演进,使得晶圆布线密度、传输速率及讯号干扰等 效能需求提高,使得IC载板需求逐渐增加。IC载板是介于IC及PCB之间的产业,主要功能为承载IC做为载体之用,并以IC载板内部线路连结晶片与 PCB板之间讯号连结。因此在I C封装中,IC载板逐渐形成一寡占市场。



IC 载板内部有线路连接IC与电路板,用以沟通IC与电路板之 间讯号、保护电路与散热的功能,一般用于较高阶的封装制程中。因此当高阶封装的比例上升的同时,IC载板与封装产业的关系愈加密切,IC载板的重要性提 高。另外在电子产品朝轻薄短小、高效能与低功耗设计趋势,覆晶载板之封装方式将由现阶段单晶片封装型态演变为多晶片与整合型晶片封装。


IC 载板的技术,主要分为IC与载板的连接方式,及载板与 PCB的连接方式。首先在IC与载板的连接方式,目前有分为覆晶载板(Flip Chip,FC)及打线载板(Wire Bounde,WB)。FC是将具有凸块接点之IC晶片反贴覆置于承载基板上,该承载基板即称为覆晶载板 (Flip Chip Substrate),系作为晶片与电路板间电性连接与传输的缓冲介面。透过载板的扇出 (Fan out)功能,以确定晶片逻辑闸 (Logic gate)输出能达到电路板上逻辑闸输入的最大数目。 WB 是利用金线 (Gold wire)连接IC晶片上之电性接点 (Electrical pad)与承载基板,该种特殊打线封装方式下使用之载板即称为打线载板 (Wire Bond Substrate),系作为晶片与电路板间之电性连接与传输的缓冲介面。透过载板的Fan out功能,以确定晶片逻辑闸 (Logic gate)输出能达到电路板上逻辑闸输入的最大数目。 FC 与WB相异处在于晶片与载板间连接以植球 (Solder bumps)方式取代金线,因植球能提高载板的讯号密度 (I/O port),并提升晶片效能表现,另外Bumping便于对位校正,有利增加封装良率。因此,Flip Chip 载板无论在各项物理特性上皆优于Wire Bond 载板,相关应用将逐渐扩大,使得目前手机晶片厂商逐渐采用FC取代WB。[3]


IC基板基本材料包括铜箔、树脂基板、干膜(固态光阻剂)、湿膜(液态光组剂)及金属材料(铜球、镍珠及金盐)等,制程与PCB相似,但其布线密度、线路宽度、层间对位及材料信赖性等要求均较PCB高,基板依其材质可分为BT与ABF两种。BT材质含玻纤纱层,不易热涨冷缩、尺寸稳定,材质硬、线路粗,通常用于手机、网通及记忆体产品;而ABF材质线路较精密、导电性佳、晶片效能好,且为Intel主导使用,广泛应用在PC产品。


影片

IC现在与未来之应用


参考资料

  1. IC基板09.05.2020 MoneyDJ理财网
  2. IC载板与PCB板的差别08.22.2012 SIX.MAN日志
  3. 台湾IC载板厂寻找新机会08.29.2018 财经知识库