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当从BUM看厚膜网版印刷技术的新发展二

发布时间:2021-09-09 23:06:19 阅读: 来源:滤油机厂家

从BUM看厚膜版印刷技术的新发展(二)

三、版印刷技术与B2it+FCA 技术

以版印刷技术形成的B 2it (Buried bumpinterconnection technology —埋置凸点互连技术)+FCA(Flie Chip Attach —倒装压接技术),(B 2i t + F C A即为多层基板上形成凸点的倒装压接技术)的工艺过程中是在多层布线板上利用厚膜版印刷技术,采用为B 2it 积层式多层板而专门开发的特殊的版印刷A g 浆料使用特殊的版(金属模版),经模版印刷后干燥(注意:这里是干燥而并非“烧结”,银浆浆料等的干燥温度只在130 ℃左右,而所谓“烧结”,温度至少在500 ℃以上,高温烧结温度则可超过1 000 ℃),最后形成圆锥状导电性凸块( 分别参见图5“B 2it+FCA 倒装片压接技术的特征”,图6“B 2it+FCA 倒装片实装的版印刷凸点及电镀凸点的工艺过程”, 图7“B 2it+FCA 版印刷的凸点的外貌”,图8 “由导电浆料实现层间连接的积层式多层印制线路板B2it”。上述B2it 中由特殊的版印刷浆料(印料)A g 所形成的凸点的方法适用于芯片端子节距为120 μ m 以上的微互连。其中采用的特殊的版印刷印料A g 浆料尤为关键。该浆料经版印刷成形后,不会像在工艺上与其颇为相似的也是以版印刷技术实施的C4(Controlled Collapse ChipConnection,控压芯片连接)技术一样发生坍塌流平现象而成为熔岩地貌状,而是保持突起圆锥状。此外, 即使经干燥、固化,印浆料也达不到完全硬化的程度,通过施加压力容易压平。这样,即使凸点间存在一定的高度偏差,压平后也能保证每个凸点与芯片电极的可靠连接。B2it 多层板制作工艺同时可将厚膜版印刷技术与传统的PWB(Printed WiringBoard,印制线路板。泛指表面和内部布置有导体图形的绝缘基板,其上搭载LSI、三极管、二极管等有源器件,电阻、电容、连接器等无源器件,以及其他各式各样的电子器件等,通过导体布线进行连接,构成单元电子回路,发挥其电路功能)制作工艺有机地结合,既可形成表面埋孔,又可形成层间埋孔。前者通过焊盘与CSP/BGA(CSP — Chip SizeP a c k a g e 或c h i p s c a l epackage,即芯片尺寸封装;BGA-Ball G萍矿团体希望等到更多的政府支持rid Array,即球珊阵列)的焊料微球进行微互连,后者用于纵向连接,使信号从焊盘传输到任一导体层中,并通过该层自由地沿横向导出。这样,在提高封装密度的同时,可大大缩短布线长度。图9 针对在B 2i t 多层板上实装CSP/BGA 的情况,给出布线设计标准实例,它以端子节距为参数,表示在两个端子之间布置一条、二条、三条信号线时,信号布线图形的设计标准。图10 表示由B 2it 技术制作的积层式多层板完成B G A 实装的断面结构照片。该B 2it 积层式多层板共8 层,中间为4 层I V H(Inner via 疲劳实验是指通过金属材料实验测定金属材料的 ⑴hole,内部通孔)芯板,其正、反两面分别积层2 层带有Ф200 μ m 焊盘的外层。

B 2i t 多层基板的制作过程如下。首先在铜箔或芯板上以版印刷作业实施银导体浆料的沉积,形成圆锥状凸块,一般需要以版印刷2 ~5 次,以使凸块高度超过绝缘层厚度。贴附半固化片,由凸块将其穿透,再在其上叠加芯板或铜箔,加压积层,由半固化片实现粘接,由凸块实现电气连接。重复上述过程可逐渐增加积层层数。上述组合的方式有多种,例如,可将芯板置于中心,两侧积层B2it 层,也可以全部由B 2it 层构成等。

另外,B 2i t 技术属于无芯板制作BUM (这一点与ALIVH 技术一样)。它是采用一种嵌入(埋设)导电凸块而实现层间互连的很高密度互连技术。它与传统的PCB 生产工艺最大的区别是,B 2it 技术的层间电气互连(高密度互连)不是通过“孔”实现的,而是通过一种版印刷印料—导电胶形成凸块穿透半固化片并连接两个铜箔表面来实现的。因而既不需要经过孔加工,也不需化学镀铜和电镀铜等生产过程。从而大大简化了P C B 加工流程。其生产工艺流程示意见图11。B2it 导电凸块的直径为0 . 2~0 . 3 m m ,其版印刷印料—导电胶具有如下特征。

1 . 版印刷印料—导电胶是由导电的金属微粒(银粉或含少量银粉的铜粉,或者铜粉)、黏结材料(主要是高T g 的改性环氧树脂或其他树脂等)和固化剂等组成的。导电胶不含挥发性物质(如溶剂等)。由导电胶形成的导电凸块之互连电阻应在1 m Ω左右。

2.在B2it 工艺技术中,导电胶的玻璃化温度T g 1 是非常重要的。由导电胶形成的导电凸块要穿透半固化片中的树脂层。这只是在半固化片中树脂处于熔融状(或软化状),而导电凸块的树脂还处于固态(或未软化态)时,才能实现穿透。所以导电胶中的树脂玻璃化温度(T g 1 )要高于半固化片中树脂的玻璃化温度(Tg2 ),一般要求高30~50 ℃。这样才能保证在层压时,由于加温(热),首先使半固化片中树脂处于熔融软化态,而导电凸块顺利穿透半固化片中 的软化态树脂层而实现电气互连。

3 .导电胶的导电颗粒(银粉或铜粉等)的粒度尺寸应小于玻璃布目边长的1 / 2 或2 / 3。这样可以保证固化形成的导电凸块达到所需的高度。

4.B 2it 技术版印刷的模版通常不采用丝或不锈钢丝,而采用的是不锈钢金属模版。不锈钢金属模版的漏印窗口应采用激光加工(切割)或者激光切割+ 电抛光或者采用电铸成型,为了保证好的漏印效果和最佳的导电凸块形状,漏印模版的孔壁的垂直度(梯形)和光洁度是非常关键的。

5 .确保导电胶黏度的均匀性和最佳的触变性,使印的导电胶不流动、不偏移和不倾斜。以版印刷作业实施的B 2i t 积层多层板的可靠性测试结果参见表5 。

四、版印刷技术与ALIVH 技术

所谓“ALIVH”(Any layer inner via holestructure,任意层内互连孔结构)积层式多层板是以芳酰胺(Aramide)无纺布为基材,由环氧树脂浸渍,制成半固化片(Prepreg),经紫外激光(Nd ·Y A G )或脉冲振荡的C O 2 激光打孔,然后再以版印刷方法在孔中填充铜的导电浆料,与铜箔积层制成双面板。经光刻法制成表面图形之后,同样以版印刷的方法再往孔中填充导体浆料的半固化片、铜箔积层,由此获得四层板。重复上述过程,可以获得任意层数的积层式PCB 。因此,A L I V H 技术与B 2i t 技术一样,属于一种无“芯板”的积层板。

ALIVH 技术的工艺流程参见图12 “由导电浆料实现层间连接的积层式多层印制线路板A L I V H ”、图1 3 “A L I V H 工艺流程图”、图1 4 “A L I V H 的制作过程”及图1 5 “A L I V H 积层四层板制作流程”。在采用了波长为9.6 μ m 的 CO2 激光打孔机打孔之后,最为关键的技术即为号称A L I V H 制造技术之三大关键技术之一的是以版印刷技术形成的导电胶层间电气连接技术。

由激光形成的微小孔,不是经过通常的孔金属化和电镀方法来形成电气互连的,而是采用铜粉(或含有少量银粉等)、环氧树脂、硬化剂等组成的版印刷印料导电胶(呈浆糊状且具有良好的印刷适性及导电性能)堵塞微小孔来实现电气互连的。图16为“A L I V H 的关键技术”,图1 7为“A L I V H 结构”可供读者参考。

从图1 4 中我们可以看到,当半固化片经过微小孔加工后,便可以版印刷工艺充填导电胶于微小孔中。接着在其两个面上各加上粗化(单面或双面粗化)的铜箔(18 μ m),于180~200 ℃下进行真空层压。使得半固化片和导电胶中的树脂固化,并与铜箔黏合在一起。接着按常规的图形转移或直接成像技术以制造出所需求的布线图形,这样便形成了两层之间电气的互连。其内连孔(Inner via hole,IVH)情况如图1 8 “采用版印刷工艺/ 导电胶实现层间连接的断面S E M 照片”。

1 .A L I V H 技术之版印刷工艺要点

(1 )选择与环氧树脂特性相匹配的导电胶。所随着废弃塑料的综合利用技术的不断进步,最近几年来将塑料废弃物经过加工处理后构成新型材料得到了广泛的利用采用的堵孔导电胶应具有收缩小,即挥发物少或者其C T E (C o e f f i c i e n t o f t h e r m a lexpansion ,热膨胀系数)应与芯板的C T E(最好小于35 ppm )相匹配。具有高的导电和热的传导率,并且有高的耐热或耐焊接的热冲击的能力。

(2 )要根据芯板通孔直径的大小、形状,合理地设计和制作版印刷用金属漏印模版的开口尺寸、形状和厚度,确保堵塞的导电胶能形成凸出的半圆形状。

(3 )合理选择导电胶中金属颗粒的粒径

(大小)、形状、等级以已有超过100万个绿色包裹投递消费者手中及最佳化树脂体系,以确保形成一种具有低黏度的导电胶对高密度导通孔进行堵塞与实际收缩为“零”的版印刷印料。

(4 )导电胶应具有良好的印刷适性。

(5 )提高表面的平整度。必须选择好的研磨工艺,对其突出的导电胶磨平形成与表面一致的良好的无沾污的待加工表面。

2 .A L I V H 技术之技术规格

A L I V H 技术之技术规格可参见表6 。采用版印刷技术所形成的A L I V H 积层式多层板新技术,其制造的电路密度高,导线宽度和间距可小于50/50 μ m 级的微细化水平,通孔直径也 能达到0.15 mm 以下,它主要解决常规多层板所存在的层间连接采用机械钻孔、化学加工和光学加工进行通孔加工和电镀处理。而装联用的元器件也需要通孔,这对印制电路板的有效面积是一种浪费,直接影响到电子产品的小型化。

3 .A L I V H 技术之可靠性

采用版印刷导电胶的层间电气连接的电阻,可小于1 m Ω。在低温和高温放置试验、高温高湿试验和PCT(Pressure cooker test,高压锅蒸煮试验)试验中都显示很好的可靠性。由于导电胶是采用铜粉和环氧树脂等材料组成,因而与半固化片材料性能兼容。

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