August 24, 2024
Kể từ khi Hewlett-Packard tạo ra kết nối mật độ cao (HDI) vào năm 1982 để đóng gói máy tính 32-bit đầu tiên của mình được cung cấp bởi một con chip duy nhất,Công nghệ HDI tiếp tục phát triển và cung cấp các giải pháp cho các sản phẩm thu nhỏĐiểm tiên phong của công nghệ HDI đã trở thành quá trình được sử dụng bởi ngành công nghiệp bán dẫn cho bao bì flip-chip hữu cơ.Hai thị trường khác nhau - các nền tảng IC và tích hợp hệ thống sản phẩm chồng chéo và sử dụng cùng một quy trình sản xuất ultra-HDI (UHDI) (Hình 1).
Hình 1: Sản xuất PCB truyền thống đang bước vào lĩnh vực sản xuất nền IC cao cấp, được đặc trưng bởi các hình dạng hình học bằng hoặc lớn hơn 30 um (Nguồn:IEEE HI-Roadmap)
Hình 2: Nhiều chip và tích hợp dị tính đã tạo ra nhiều chất nền và chất can thiệp gói khác nhau.PCB tiên tiến và các gói tiên tiến tìm cách sử dụng các thành phần sắc nét đòi hỏi các hình học UHDI.
Lời giới thiệu
Hai thị trường này có các đặc điểm và thông số kỹ thuật khác nhau. Trung tâm hiện đang được chiếm bởi PCB mật độ cao được gọi là SLP (PCB giống như bán dẫn, được gọi là SLP).Sự khác biệt là bao bì IC là một thành phần cho các ứng dụng cuối không xác địnhNhưng thời gian và sự phát triển đã đưa ra một chiến lược tích hợp hệ thống cho các thành phần bán dẫn,mà IEEE gọi là tích hợp đa dạng (Hình 2)Để đáp ứng các yêu cầu của cấu trúc này, một yếu tố mới đã được tạo ra trong lĩnh vực chất nền - nó được gọi là một interposer.
SLP vs. Interposer
Sự chồng chéo của hai sản phẩm khác nhau là nơi đặc điểm và thông số kỹ thuật của UHDI nằm.Phần 33-AP Ultra HDI của IEEE hiện đang nghiên cứu tiêu chuẩn UHDI từ quan điểm tích hợp hệ thống các sản phẩm PCB, trong khi SEMI và IEEE đang tập trung vào việc sử dụng vật liệu nền như silicon,Sợi thủy tinh và vật liệu điện điện lỏng để sử dụng các chất can thiệp như các yếu tố khối lượng lớn của các thành phần gói tích hợp không đồng nhấtSLP và các chất can thiệp hữu cơ sẽ tiếp tục sử dụng mảng PCB laminate tốc độ cao, mất mát thấp, chất đệm hoặc phim.
Bao bì IC đã có nhiều công nghệ bao bì khác nhau. Việc giới thiệu các cây cầu và chiplet silicon còn phân biệt chúng với PCB SLP. Tuy nhiên,lộ trình phát triển được phát triển bởi Hiệp hội Công nghiệp bán dẫn (SIA) dự đoán rằng vào năm 2030, khoảng cách giữa các thành phần đóng gói sẽ tiếp tục giảm xuống còn 0,1mm, và chiều rộng đường / khoảng cách đường sẽ phát triển đến 0,25um/0,25um.Hình 3 cho thấy cấu trúc hình học chồng chéo của hai thị trường:
1. Substrate và PCB
Hình 3: Đối với tích hợp không đồng nhất, sự đánh đổi giữa độ dày dielectric và hình học đường / không gian (t / s) là công nghệ chồng chéo của PCB, nền IC, UHDI.WLP/PLP và wafer interposer-BEOL ((3)
2Bao bì ở mức nền và wafer (WLP)
3. WLP hữu cơ và WLP hai damascene và bao bì IC 2.5D4.
Kết luận
Dự đoán của tôi cho UHDI được hiển thị trong hình 3.HDI truyền thống ban đầu tập trung vào việc giới thiệu các đường ống mù nhỏ có đường kính < 150 um (6 mil) và các dấu vết với chiều rộng đường / khoảng cách đường 75 um / 75 um (3mil / 3mil). UHDI sẽ có microvias thậm chí còn nhỏ hơn, và chiều rộng đường / khoảng cách đường sẽ được giảm từ 50 um/50 um xuống còn 5 um/5 um (0,2 mil/0,2 mil) l4.
UHDI PCB là gì?
Đã có áp lực để giảm chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây vì ngành công nghiệp đã thấy công nghệ tiên tiến giảm chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây từ 8mm xuống 5mm và sau đó xuống 3mm.Sự khác biệt giữa "khi đó" và "nay" là những tiến bộ trước đây đã sử dụng phần lớn các quy trình tương tự, hóa chất và thiết bị để giảm chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây từ 8mil đến 3mil Tuy nhiên, chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây từ 3mil đến dưới 1mil là một bước nhảy vọt trong công nghệ PCB,đòi hỏi một bộ hoàn toàn mới của các quy trình và vật liệu.
High Density Interconnect (HDI, tiền thân của UHDI) làm tăng mật độ bằng cách giảm chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây, và chủ yếu sử dụng các cấu trúc xuyên lỗ.HDI được định nghĩa là PCB với một hoặc nhiều cấu trúc lỗ xuyên sau:: vi-vi, vi-vi xếp chồng lên nhau và/hoặc phân đoạn, vi-vi chôn và vi-vi mù, tất cả đều được mạ nhiều lần liên tiếp.Công nghệ PCB tiếp tục tiến bộ với kích thước nhỏ hơn và chức năng nhanh hơnCác bảng HDI có thể đạt được các lỗ thông qua nhỏ hơn, đệm, chiều rộng đường và khoảng cách đường, tức là mật độ cao hơn.Mật độ gia tăng này cũng đòi hỏi phải giảm số lớp để đạt được một dấu chân nhỏ hơnVí dụ, một bảng HDI duy nhất có thể chứa các chức năng của nhiều PCB tiêu chuẩn.Công nghệ hiện đại truyền thống đã bị mắc kẹt ở chiều rộng đường 3mm và khả năng cách đường trong một thời gian khá lâu, nhưng nó vẫn chưa đủ để đáp ứng các hạn chế PCB ngày càng nghiêm ngặt yêu cầu cho các sản phẩm ngày nay. đây là nơi UHDI vào. UHDI là gì?001") giới hạn chiều rộng đường, chúng ta cần phải ngừng nói về mil và ounce và bắt đầu nói về micron. để tham khảo, một dấu vết 3mil rộng là 75 micron, vì vậy một dấu vết 1mil rộng là 25 micron. nói chung,UltraHigh-Density Interconnect (UHDI) là một công nghệ kết nối rất mạnh. Liên kết mật độ cực cao (UHDI) đề cập đến chiều rộng đường và khoảng cách đường của PCB dưới 25 micron. Khi các sản phẩm điện tử tiếp tục thu hẹp, kích thước của PCB cũng đang thu hẹp,không chỉ trục X và trục Y đang co lạiCác nhà thiết kế phải đối mặt với thách thức giảm kích thước và độ dày tổng thể của PCB để đáp ứng các nhu cầu này.
Phương pháp trừ và thêm
Kể từ khi sinh ra PCB, các quy trình trừ là
Công nghệ sản xuất: Quá trình trừ đi đề cập đến việc tạo ra các dấu vết và các đặc điểm chọn lọc trên nền phủ đồng thông qua quá trình sơn điện,và sau đó loại bỏ hoặc trừ đồng cơ sở để rời khỏi mô hình mạchYếu tố hạn chế của quá trình trừ là độ dày của đồng cơ sở, thường là một tấm siêu mỏng 2 micron hoặc 5 micron.Độ dày đồng dưới cùng xác định dấu vết nhỏ nhất có thể đạt được thông qua quá trình khắcCông nghệ này đã cho phép ngành công nghiệp PCB đạt được chiều rộng đường 75 micron và khoảng cách đường.và càng gần đáy của chất nềnKích thước của conic được xác định bởi độ dày đồng; độ dày cao hơn, đáy của dấu vết càng mỏng.Sự hạn chế này là động lực đằng sau sự phát triển của công nghệ UHDI.
Công nghệ phụ gia UHDI bắt đầu với một chất nền không có tấm đồng và thêm một lớp mực lỏng siêu mỏng 0,2 micron vào chất nền.và sau đó các mô hình mạch được tạo ra thông qua một quá trình điện ápSự khác biệt với quá trình truyền thống tại thời điểm này là chỉ 2 micron của nền cần phải được khắc để tạo ra các bức tường bên theo dõi dọc.
Tập đoàn Averatek
SAP và mSAP
Quá trình bán phụ gia (SAP) và các quy trình bán phụ gia sửa đổi (mSAP) đã được phát triển trong một thời gian, tăng năng lực sản xuất chiều rộng đường dây và khoảng cách đường dây lên mức 25 ~ 75 micron.mSAP lần đầu tiên xuất hiện trong ngành công nghiệp bảng mang IC và hiện được sử dụng trên quy mô lớn trong các nhà máy sản xuất PCB để sản xuất các sản phẩm HDICác quy trình này sử dụng một lớp đồng cơ sở từ 2 đến 5 micron trên chất nền để đạt được giảm chiều rộng đường. Tuy nhiên, định tuyến dưới 1 micron đòi hỏi phải sử dụng một lớp đồng siêu mỏng.Lớp mực lỏng 2 micron trong quy trình A-SAP.
A-SAP
Người tiên phong trong chế biến UHDI là Averatek, người đã giới thiệu quy trình A-SAP TM ra thị trường.American Standard Circuits đã hợp tác với Averatek để phát triển công nghệ có thể sản xuất PCB với chiều rộng đường và khoảng cách đường dưới 15 micronNhững lợi thế của việc sử dụng quy trình A-SAP là:
- Giảm đáng kể kích thước và chất lượng
·Cải thiện độ tin cậy và tính toàn vẹn tín hiệu ·Cải thiện hiệu suất RF
·Giảm chi phí·Sự tương thích sinh học
Sử dụng quy trình trên, điện thoại di động và các thiết bị khác có thể tiếp tục thu nhỏ kích thước trong khi tăng chức năng của chúng.kích thước sản phẩm tiếp tục thu hẹp và hiệu suất cải thiện nhanh hơn, UDHI có một tương lai tươi sáng.
Liên hệ với AKEN để biết thêm chi tiết và hợp tác.