IC载板制造面临的挑战及其重要性

1 IC-载板概述

半导体封装载板（ICS或IC载板）是整体晶圆封装的基础，在半导体晶圆的纳米世界与印刷电路板PCB的微米世界之间，建立了强大的连接。IC载板包含多层板，而且中央通常有一个支撑核心，可保护及支持封装内的芯片，在封装芯片与下方的印刷电路板之间提供连接。ICS内的钻孔与导体线路比印刷电路板密集，同时也是装载所有模组与封装的最终基板。 

以 FCBGA 封装为例

使用ABF（Ajinomoto Build-Up Film）材料和先进的SAP工艺生产具有核心层的IC载板 ，是从设计阶段和优化制造程序开始，在核心层和增层之间建立互连，再在每一增层到下一增层间建立互连的反复制造过程。 

2 IC载板面临的机会

电子业纷纷追求更高的效能、更小的面积，以及更低的耗电量。这样一来，前端的半导体芯片架构便更趋复杂，对于提高IC载板连接密度的新需求也应运而生。 

具体而言，带动 ICS 需求的三大趋势包括：

对于消费性电子产品与移动通信装置的需求，因为电子产品制造商必须为此提供更轻巧且功能改良的便携产品。

采用 ICS技术的芯片封装是 5G 问世的前提。随着采用5G 先进通讯技术的国家增加，5G基站成长可期。

最先进的AI 应用与专注于运算效能最大化的应用，推动了高性能运算的需求不断增长。

3 IC载板制造中最重要的因素正在变化

产品良率与可靠性是制造 IC 载板最重要的因素。前端芯片架构日趋复杂，为支持更优异的效能，IC载板将提供更多连接方式。ICS 制造商必须在开发特征较小的新整合方案时，兼顾高质量要求。IC载板通常用于高价值的小芯片封装，封装内只要有一个不良芯片或有问题的载板，就可能毁掉整部装置。 

因此，尽管复杂度越来越高，ICS制造商还是需要高良率和高可靠性，才能实现经济层面效益，在市场维持竞争力，并且让客户满意。 

4 IC载板生产高良率高可靠性的关键挑战

先进IC载板用于各式各样的封装方案，包括将多种芯片类型结合为单一先进封装的诸多方案。IC 载板层数更多，为了支持较为复杂的封装整合，体积也比较大，但与此同时，线路与间距的尺寸越来越小。 

以下几个挑战使得 ICS 制造商难以实现高良率与高可靠性：

独特的昂贵材料和制程

制造商必须避免浪费及优化效率。利用先进的软件解决方案将所有工作类型的工作流程自动化。自动分析、优化与面板化也可辅助制造商充分利用材料，使制程更有效率。 

ABF制程维持介电层的品质

ABF膜厚度不一可能导致电性能不一致，电路可靠性降低。量测系统对于监测这类厚度至关重要，精确的度量有助于调校过孔钻孔。封装的层数越来越多，线距越来越小，因此ABF的厚度将继续变薄，连带对量测要求增强。 

在不平坦的表面外形将最细的线路成形

IC载板电路设计的间距越来越小，能够提供密度和效能越来越高的电路。较细的线路若要成形，必须依靠更多板面分割达到极致的对位与叠合精确度，但产量高时则难以实现。此外，将不一致的表面外形与非常小的间距值结合也伴随诸多挑战。低景深的微影系统无法处理缔造高曝光质量所必须克服的表面变形。高景深且连续的直接成像系统，制程容许空间较大，可制造性较高，能够实现更优异的线路品质。

降低缺陷率

各种缺陷类型都会影响整个IC载板制造的良率。气泡（基底材料内的空隙或气泡）可能造电性特性下降、散热性，以及机构完整性疑虑。在预固化阶段之后，检测较薄的基材内气泡，对于维持质量与可靠性至关重要。铜缺陷率也可能带来挑战。普通IC载板采用ABF层压板，而进阶 ICS，如 FC-CSP（ETS 制程）所使用的 ICS，则是使用铜基材（底铜）。铜对铜检测一词是指，检测铜基材（底铜）层上的铜图形，旨在检测各种图形缺陷，例如短路、刮痕、断开与凹陷（铜表面凹陷）。若要在ICS制造过程制定有效的工艺控制策略，自动光学检查（AOI）系统提供的解决方案，是发现和减少缺陷不可或缺的一环。

在正确位置钻出微型导通孔

IC 载板特征日益复杂，精确度与产速皆在制程中扮演了重要角色。IC载板激光孔钻孔时，快速准确在板子上确认靶点的位置，启动钻孔程序，才能在不影响相邻电路结构的情况下，让所有盲孔都打在焊盘上。 

5 制程控制至关重要

整个半导体生态系统中互连图案设计会越来越小，因此，前端、封装与载板这三个领域的制程与制程控制方案便有机会整合。IC载板制造商必须采用新的策略，提高良率，同时增加更复杂技术的IC载板产量。KLA提供先进的制程与制程控制系统，帮助制造商应对越发复杂的IC载板生产制造。  

审核编辑：汤梓红