嵌人式封装是指将电容器、电阻器、电感器等无源元件,甚至是芯片等有源器件埋入基板内部,以实现系统集成、功能模块化的一种封装技术,如下图所示。
与传统封装相比,嵌人式封装具有能提高封装密度、减小封装尺寸,实现电于设备多功能化的特点,另外还能提高设计自由度,缩短开发周期心。
嵌人式封装用基板主要包括陶瓷基板、有机基板、硅基板和玻璃基板。
(1) 陶瓷基板:具有机械强度高,耐热性好,导热率高,稳定性好,热膨账系数较小,绝缘电阻高等优点。但是,陶瓷本身介电常数较大,会降低信号传输速度;陶瓷需要高温烧结,存在烧结收缩的问题;陶瓷基板厚度较大,尺寸精度差,难以控制产品强度。因而,其市场占有率越来越小。
(2)有机基板:与陶瓷基板相比,有机基板不需要高温烧结,不存在烧结收缩的问题,且介电常数低,可以批量生产,成本低。其存在的主要缺点是热应力,即有机基板的热膨胀系数与电子元器件相差较大,易形成老化、结构缺陷,从而导致产品寿命降低。
(3)硅基板:硅基板是一种半导体基板,具有良好的散热能力。硅通孔垂直互连技术是应用广泛的 3D 互连技术。其存在的主要问题是,硅基板与导电金属通孔材料的热膨账系数不匹配,TSV 存在残余应力,会导致开裂现象
(4) 玻璃基板:玻璃基板稳定性好,能做到无孔洞包覆,绝缘、透明,可大尺寸、小厚度生产,在防潮性能和气密性能上均具有优势。玻璃通孔 (ThroughClass Via, TGV) 是玻璃基板的关键技术,以TGV 代替TSV 是重要的研究方向。
在基板中埋人元器件可以大大缩短布线距离,但由于材料属性的不匹配(如熱膨账系数、湿膨狀系数等),不同材料之问的界面容易发生层裂失效,需要采取特殊的应变缓和措施,包括对材料、设计、封装工艺、元件、基板的结构、封装设备、测量及检查、返修及元件的三维布置进行综合研究开发等。
陶瓷基板类的嵌人式封装一般应用于高可靠性产品,如军用产品、射频产品等;有机基板类的嵌人式封装广泛应用于微处理器、存储器等器件;硅基板类的嵌人式封装由于其平行度高、热导性好,主要应用于一些大功率器件;玻璃基板类的嵌人式封装,主要用于显示器 (Flat Panel Display, FPD)领城。
我人式封裝技术的发展与进步还需要对工艺、设计、材料等进行不断的综合研究开发。除此之外,在实现埋人系统集成封装基板的产业化过程中,基板厂家、元器件厂家和装配、封测厂家都扮演着重要角色。埋人电子元器件的基板技术也会反过来促使电 子元器件产业的发展,从而相互促进、共同发展。
审核编辑:刘清
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