我們來對(duì)芯片先進(jìn)封裝基板的種類和材料進(jìn)行一次詳細(xì)的分析。

引言：為什么需要先進(jìn)封裝基板？

隨著摩爾定律逼近物理極限，單純依靠縮小晶體管尺寸來提升芯片性能變得越來越困難且昂貴。先進(jìn)封裝技術(shù)成為延續(xù)“超越摩爾定律”發(fā)展的關(guān)鍵路徑。而封裝基板作為連接芯片（Die）與印刷電路板（PCB）的“中間橋梁”，其性能直接決定了最終芯片產(chǎn)品的信號(hào)傳輸速度、功率密度、散熱能力和可靠性。

先進(jìn)封裝基板的核心需求是：

• 更高密度：支持更細(xì)的線寬線距，以連接數(shù)量更多、間距更小的芯片凸點(diǎn)。

• 更高性能：更低的信號(hào)損耗（低Dk/Df）、更快的傳輸速度。

• 更好散熱：高效導(dǎo)出高功耗芯片產(chǎn)生的熱量。

• 更高可靠性：在熱、機(jī)械應(yīng)力下保持穩(wěn)定。

一、 先進(jìn)封裝基板的種類（按結(jié)構(gòu)和功能分）

先進(jìn)封裝基板主要可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和在封裝中的功能角色進(jìn)行分類。

2. 按在封裝中的功能角色分類（更為重要）

這是理解先進(jìn)封裝基板的核心分類方式。

二、 先進(jìn)封裝基板的主要材料分析

材料是決定基板性能的根本。不同的材料應(yīng)用于不同的基板類型和場景。

1. 有機(jī)材料（主流選擇）

這是目前使用最廣泛的封裝基板材料，主要通過積層法制造。

• 核心絕緣層材料：

• 優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、柔性極好、機(jī)械強(qiáng)度高。

• 缺點(diǎn)：吸濕性較高，介電性能一般，成本較高。

• 應(yīng)用：主要用于柔性基板。

• 優(yōu)點(diǎn)：介電性能極佳（Dk~3.3，Df~0.005），非常適合高頻高速信號(hào)傳輸；可以制作極細(xì)的線路（線寬/線距可達(dá)10μm/10μm以下）；填充性好。

• 缺點(diǎn)：本身較軟，需要芯板支撐。

• 應(yīng)用：絕對(duì)是當(dāng)前高端封裝基板的霸主。幾乎所有的CPU、GPU、AI芯片的FC-BGA基板的積層層都使用ABF材料。它是實(shí)現(xiàn)高密度互連的關(guān)鍵。

• 優(yōu)點(diǎn)：剛性高、耐熱性好（Tg約180-240°C）、尺寸穩(wěn)定性好、吸濕性低。

• 缺點(diǎn)：介電性能（Dk/Df）相對(duì)較差，不適合最高速的應(yīng)用。

• 應(yīng)用：主要用于硬質(zhì)基板的芯材，以及一些對(duì)可靠性要求高的FC-CSP、FC-BGA基板。

• BT樹脂：雙馬來酰亞胺三嗪樹脂。

• ABF：味之素堆積膜。

• 聚酰亞胺：

• 導(dǎo)電材料：

• 銅箔：幾乎是唯一的導(dǎo)體材料。對(duì)于超細(xì)線路，需要采用超薄銅箔（如2-5μm）并通過半加成法或改良型半加成法工藝進(jìn)行加工。

2. 無機(jī)材料（用于中介層等特殊場景）

• 硅：

• 優(yōu)點(diǎn)：可以利用成熟的硅工藝（光刻、刻蝕等）制作線寬/線距極細(xì)（<1μm）的超高密度中介層；其熱膨脹系數(shù)與芯片一致，熱機(jī)械可靠性極高。

• 缺點(diǎn)：成本高昂；硅是半導(dǎo)體，需要做絕緣處理（如沉積SiO?）；導(dǎo)電性不如銅。

• 應(yīng)用：2.5D封裝的中介層（如臺(tái)積電的CoWoS技術(shù)）。在硅片上制作TSV和多層布線，實(shí)現(xiàn)多顆芯片（如HBM和計(jì)算芯片）的互連。

• 玻璃：

• 優(yōu)點(diǎn)：作為一種新興材料，具有優(yōu)異的平整度和可調(diào)的熱膨脹系數(shù)；是天然的絕緣體，高頻損耗（Df）極低；成本有望低于硅；易于進(jìn)行大面積面板級(jí)加工。

• 缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度和脆性處理是挑戰(zhàn)，工藝還不夠成熟。

• 應(yīng)用：被視為下一代中介層和天線基板的潛在理想材料，英特爾等公司正在大力推廣其Glass Core技術(shù)。

• 陶瓷：

• 優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高、氣密性好。

• 缺點(diǎn)：介電常數(shù)高（導(dǎo)致信號(hào)延遲）、重量大、難以制作高密度線路、成本高。

• 應(yīng)用：主要用于航空航天、軍事等對(duì)可靠性要求極高的領(lǐng)域，在消費(fèi)電子先進(jìn)封裝中已較少使用。

三、 總結(jié)與對(duì)比

未來趨勢

1. 材料創(chuàng)新：玻璃基板的商業(yè)化進(jìn)程加速，有望在更大尺寸、更高性能的封裝中替代硅和有機(jī)材料。同時(shí)，開發(fā)更低Dk/Df、更高導(dǎo)熱性的新型有機(jī)材料也是重點(diǎn)。

2. 集成度提升：基板內(nèi)部集成無源元件（IPD）、甚至有源器件（“芯?！笔交澹⒊蔀橼厔?，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能和縮小尺寸。

3. 制造工藝：從晶圓級(jí)加工向更大尺寸的面板級(jí)加工演進(jìn)，以降低成本，玻璃基板尤其適合此路徑。

4. 多材料融合：在一個(gè)封裝體內(nèi)，根據(jù)不同區(qū)域的需求（如高密度區(qū)、高速區(qū)、散熱區(qū)）混合使用有機(jī)、硅、玻璃等多種材料，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能。

總而言之，先進(jìn)封裝基板的世界是一個(gè)多種技術(shù)和材料激烈競爭與融合的舞臺(tái)。沒有一種材料或類型是萬能的，選擇取決于對(duì)性能、成本、尺寸和可靠性的綜合權(quán)衡。目前，ABF有機(jī)基板是絕對(duì)的主流，而硅中介層統(tǒng)治著高端2.5D市場，玻璃則代表著未來最具潛力的發(fā)展方向。

先進(jìn)封裝基板焊后殘留物清洗-合明科技芯片封裝前錫膏助焊劑清洗劑介紹：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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