封裝技術(shù)趨勢(shì)有變

封裝技術(shù)趨勢(shì)將有變化。在封裝技術(shù)的三大關(guān)鍵詞“高密度”、“高速及高頻率”和“低成本”中，“高密度”的實(shí)現(xiàn)日趨困難。如在日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（JEITA）2009年6月發(fā)表的“日本封裝技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖”2009年度版中，要求半導(dǎo)體封裝的最小間距在2012年達(dá)到0.3mm之后，直到預(yù)測(cè)截止時(shí)間2018年都將停留于此（圖1）。而在2007年度版中，則有2010年達(dá)到0.4mm，2016年達(dá)到0.2mm的漸次間距微細(xì)化要求注1）。
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????? 圖1　封裝技術(shù)的間距微細(xì)化困難

????? 2012年達(dá)到0.3mm，直到預(yù)測(cè)截止時(shí)間2018年都將停留于此。《日經(jīng)微器件》根據(jù)“日本封裝技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖”2007年度版和2009年度版制作。

????? 注1）對(duì)發(fā)展藍(lán)圖實(shí)施的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，“間距0.15mm的要求曾出現(xiàn)在2007年度版中，但未出現(xiàn)在2009年度版中”（JEITA Jisso戰(zhàn)略專門委員會(huì)/封裝技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖組機(jī)器組裝工作組主管間仁田祥）。另外，有人指出沒有了對(duì)“0201”部件的要求，采用“0402”部件的 “價(jià)值不如從前”、“采用情況不明”。

????? 但是，今后即使繼續(xù)提高密度，也無法同時(shí)滿足要求高速性的高頻化和低成本化。原因有兩方面。一是市場(chǎng)上對(duì)成本降至更低和支持高頻率的要求更強(qiáng)烈。二是印刷底板技術(shù)已經(jīng)飽和。印刷底板技術(shù)方面，為減小間距的各單項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)問世。但是，“組合這些技術(shù)，還是無法滿足用戶——組裝廠商所期待的高頻率和成本” （便攜產(chǎn)品廠商的封裝技術(shù)人員）。

????? 由于機(jī)器要配備通信功能，因此對(duì)主板支持高頻率的要求越來越強(qiáng)烈。比如，數(shù)碼相機(jī)已采用USB2.0及HDMI（高清多媒體接口）等高速差動(dòng)信號(hào)，今后頻率仍將不斷提高。因此，封裝密度越來越難以提高。具體而言，數(shù)碼相機(jī)廠商要求主板的相對(duì)介電常數(shù)到2012年降至3，到2018年降至2，達(dá)到與現(xiàn)在高端計(jì)算機(jī)相當(dāng)?shù)乃剑▓D2）。

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????? 圖2：各種電子產(chǎn)品的介電常數(shù)不斷降低隨著產(chǎn)品性能的提高和通信功能的配備，要求主板不斷降低介電常數(shù)。《日經(jīng)微器件》根據(jù)“日本封裝技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖”2009年度版制成。

????? 臺(tái)式電子產(chǎn)品也要求降低介電常數(shù)。原因是隨著通信功能的配備和性能的提高，處理器與存儲(chǔ)器之間的接口將日益高速化。并且，在臺(tái)式機(jī)與便攜產(chǎn)品工作頻率相同的情況下，臺(tái)式機(jī)的主板更需要降低介電常數(shù)。原因是底板面積大導(dǎo)致傳輸線路延長(zhǎng)，信號(hào)衰減會(huì)更加嚴(yán)重。因此，數(shù)字電視對(duì)主板相對(duì)介電常數(shù)的要求是 2012年降至3.6～4.3，與現(xiàn)在中檔網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品相當(dāng)。

????? 對(duì)于這些產(chǎn)品，過去曾強(qiáng)烈要求降低成本。以前一直能夠兼顧低成本和高密度，但由于今后必須支持高頻率，所以提高密度的要求退居其次。因此，數(shù)碼相機(jī)主板封裝間距的微細(xì)化程度只達(dá)到0.4mm。

????? 為了實(shí)現(xiàn)高頻化及高密度化，功能模塊及副板在推進(jìn)采用部件內(nèi)置底板的進(jìn)程。數(shù)碼相機(jī)及類似“iPod”的個(gè)人AV產(chǎn)品廠商為實(shí)現(xiàn)通信功能在積極推動(dòng)采用功能模塊。另外，在數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品方面，除了通信功能之外，數(shù)字調(diào)諧器也在向功能模塊化發(fā)展。

?在部件內(nèi)置底板中，目前采用趨于增多的是配備已封裝好的LSI及芯片型無源部件的類型。比如，部件內(nèi)置底板廠商大日本印刷（DNP）的量產(chǎn)供貨量于 2008年11月累積達(dá)到了1億個(gè)（圖3）。使用裸片的類型以及在底板形成工序中嵌入無源部件型的內(nèi)置底板，目前成品率較低，因而成本過高，大多不符合組裝廠商的要求。

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????? 圖3：DNP將部件內(nèi)置底板“B2it”薄型化

????? 為實(shí)現(xiàn)薄型化，結(jié)合使用了層結(jié)構(gòu)上下非對(duì)稱化、層間絕緣膜薄膜化及內(nèi)置部件扁平化三種手段。該圖由《日經(jīng)微器件》根據(jù)大日本印刷（DNP）的數(shù)據(jù)制成。

????? 今后的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)組裝廠商要求的高密度化。比如在手機(jī)領(lǐng)域，為了將RF（Radio Frequency）模塊等減小至10mm見方左右，組裝廠商要求20μm的微細(xì)間距和厚度為0.2mm的薄型化。為了達(dá)到這一目標(biāo)，首先將推進(jìn)配備已封裝好的LSI及芯片型部件的部件內(nèi)置底板向微細(xì)間距化及薄型化發(fā)展。之后，在該類型的底板到了難以高密度化的階段時(shí)，會(huì)有向配備裸片及嵌入無源部件的部件內(nèi)置底板過渡的可能。目前，部件內(nèi)置底板廠商松下電子元器件及大日本印刷（DNP）等正在朝著這一方向推進(jìn)以高密化為目標(biāo)的技術(shù)開發(fā)。

????? 在主板技術(shù)中，材料的變化出現(xiàn)新趨勢(shì)，能夠在適應(yīng)高頻率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本化的底板材料紛紛亮相。

????? 松下電工上市了印刷底板材料“MEGTRON4”，與高端服務(wù)器等使用的以往產(chǎn)品相比，降低了高頻適應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)了低成本化（圖4）。 “MEGTRON4”將介電常數(shù)控制在3.8，將介質(zhì)損耗角正切控制在0.006，增加了低價(jià)常用材料的比例。通過降低材料費(fèi)并提高成品率，實(shí)現(xiàn)了介于該公司高性能底板材料與普通底板材料之間的定價(jià)。
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????? 圖4：“MEGTRON4”的電氣特性和耐熱性 “MEGTRON4”的電氣特性和耐熱性均介于高性能底板材料“MEGTRON6”與普及底板材料FR-4之間。本圖由《日經(jīng)微器件》根據(jù)松下電工的數(shù)據(jù)制成。

????? 松下電工將該材料定位于中端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用的產(chǎn)品，介電常數(shù)及介質(zhì)損耗角正切與今后各種電子設(shè)備的要求值相符合。如果通過量產(chǎn)進(jìn)一步降低成本的話，便有望將應(yīng)用范圍擴(kuò)大至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以外的領(lǐng)域注2）。

????? 注2）松下電工已推出使用PPE（聚苯醚）樹脂，1GHz下介電常數(shù)僅為3.5，介質(zhì)損耗角正切僅為0.002的“MEGTRON6”。估計(jì)MEGTRON4通過降低性能，減少了價(jià)格昂貴的PPE的比例。

????? 日立化成工業(yè)也在JPCA Show 2009上參考展出了1GHz下介電常數(shù)為3.4～3.6，介質(zhì)損耗角正切為0.003～0.004的底板材料“MCL-FX-35”。可支持配備有GHz頻帶通信功能的產(chǎn)品。

????? 在提高主板設(shè)計(jì)技術(shù)方面，凸版NEC電路解決方案等提出了可通過將主板與半導(dǎo)體封裝等一體化來進(jìn)行優(yōu)化的綜合設(shè)計(jì)解決方案。半導(dǎo)體封裝與底板作為整體來降低放射噪聲及電源噪聲，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形的優(yōu)化。這樣便可在進(jìn)行高密度化及低成本化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻率的適應(yīng)性。
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