IC封装基板的研究与性能分析

岳长来

（深圳和美精艺半导体科技股份有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

IC封装基板虽然在日常生活中不常见，但是在一些工业领域和电子半导体科技领域都有涉及。科技领域的发展与时代的发展可以说是息息相关的。时代的进步为科技进步提供条件的同时也在给科技领域创新施加压力。如果不能顺应时代发展的趋势，更好地为人们提供服务的话，那么只能是被淘汰。所以，工业领域和科技领域的创新发展一直是被社会各界关注的大问题。IC封装基板的创新研究也不例外。而且IC封装基板的创新研究要求还比较高，材料选择上不仅要做到耐热还要足够坚固，能够起到一定的支撑作用。因为IC封装基板在日常生活中不常见，所以在创新设计时更多的要求科技化和智能化。而要达到这样的效果就需要努力进行钻研，不断完善IC封装基板[1]。

1 IC封装基板概况

随着科学技术的不断进步，以及当前社会发展的需要，已经给电子产品的发展提出了新的要求，而新要求更多的侧重于智能化和便携化。在这样的社会大背景之下，更是为IC封装基板创新发展提出了一系列新的要求。要求PCB迅速走向高密度化、高性能化，而且，在发展的过程中要尽可能做到高可靠性发展。所谓朝着深化程度发展，其实也就是朝着高密度化程度发展。从某种程度上来说，IC封装基板与HDI/BUM板有着异曲同工之处。只不过是IC封装基板与HDI/BUM板相比较显得更为高级和完善。

图1 封装基板图例

2 IC封装基板实验细节剖析

2.1 IC封装基板基本材料

调查研究发现，目前IC封装基板所使用的基本材料主要包括增容改性树脂、有机锡催化剂。这两种材料从某种程度上可以说是具有一定的可靠性，因为这两种材料全部都是高校进行认证过的。除此之外，其他的溴化环氧树脂、球硅、2116玻璃布、偶联剂、溶剂等统统为工业制成品，与前两种相比较就显得比较常见了。

2.2 基板制作准备

谈到基板制备，就要求做到严谨高效。首先在胶液制备环节，必须按照不少于70%的胶液浓度进行计量。浓度配置好之后，将增容改性树脂、有机锡催化剂、无机填料、偶联剂、溶剂分次称量到三口烧瓶中，在进行燃烧时，必须将温度控制在85摄氏度，最低不能低于80摄氏度。在加热的过程中还要求持续搅拌，以达到均匀效果。在正常室温下晾凉,于170C进行烘干制成粘接片。但是事物的发展往往都不是一帆风顺的，都会存在或多或少的问题。基板制备也是如此，另外，再加上覆铜板压制工作还处于研究试用阶段，也就会存在不完善的地方。就需要尽可能地小心严谨。首先必须按规定厚度要求将粘结片、铜箔叠合,叠合工作完成之后，也要按照一定的规定对覆铜板进行基础的压制工作[2]。

图2 各类基础封装基板

2.3 IC封装基板基本性能

为了使IC封装基板性能达到最佳效果，就需要参照IPC-4101E标准进行测试。在进行性能测试的过程中也要对测验结果进行多次记录比对。还要保证测验次数不少于五次。之后通过对数据的分析解读来使IC封装基板的各项性能达到要求。而且这样做的目的也是为了完善IC封装基板的具体性能，使IC封装基板在使用中发挥最佳作用。

3 IC封装基板研究启示

3.1 严格遵守树脂组成设计原则

目前，IC封装基板性能的升级完善过程中，较为困难的是实现耐热等性能的均衡。又因为树脂材料本身具有易燃性，在对树脂组成进行设计加工的过程中，阻燃剂的使用是万万必不可少的。而且，为了使树脂组成设计通过PCT测试，还需要进行多次实验，分析出构成树脂的各种元素材料。为了使树脂的性能更加完善，还可以对构成树脂的各种元素比例进行调整。尽可能多的增加阻燃剂的使用，这是增强树脂安全性的根本，也是为IC封装基板使用提供便利的关键。虽然树脂构成材料的研究过程中可以具有一定的可随意调节性，但是也不可以随意而为之，必须严格遵守树脂组成设计原则。在规则允许的范围内进行科技创新研究。

3.2 覆铜板性能完善要足够谨慎

通过对覆铜板性能测试结果的横向、纵向综合比对，发现目前市场上所投入使用的覆铜板材料中的胶含量已经达到了其他填充材料的一半以上。而通过与当前一些科技公司的应用数据进行一定的比较，发现覆铜板当中各种科技元素的含量都优于其他元素材料。而且也有越来越多的企业主动选择覆铜板用于IC封装基板的设计与研发。而且一定技术的使用也已经传播到了国外其他国家。由此可见，覆铜板性能测试结果达到了社会各方面发展的需要。甚至已经超过了目前市场上的一些科技公司的最初预想。所以，在以后的生产生活中，IC封装基板采用覆铜材料进行封装，能够为科技市场的进一步发展提供便利，也能使IC封装基板性能更加完善。

3.3 典型性能要具体分析

3.3.1 耐热性能

本文的覆铜板的Tg为195C,主要采用短链的高溴环氧。使用覆铜板之前采用的绝大多数都是长链的低溴环氧,而且本文GA(5%loss)为334C，之前的各种材料都没有达到如此地步，这与覆铜板的使用了较多的短链环氧有关。虽然采用短链的高溴环氧与之前采用的长链的低溴环氧相比较而言是一种大胆的尝试与突破。但是最后的结果表明是成功的。采用短链的高溴环氧的覆铜板用于IC封装基板的创新应用当中，使得IC封装基板的耐热性能达到了最高水平。可能在短期之内都不会有新的材料进行替代，也不会有新的技术突破使得IC封装基板性能更加完善。

3.3.2 PCT 性能

IC封装基板的PCT性能完善工作可以说是与耐热性能和介电性能背道而驰的，所以，IC封装基板的PCT性能的完善就需要单独成系统，单独进行一定的创新设计。而且，PCT性能的完善工作不能对其他性能的完善工作造成影响，以免其他性能的设计方案受到影响。所以，绝大多数科技工作者在进行IC封装基板的性能完善工作时，往往是放到首位工作进行，只要PCT性能得到保证，那么其他性能的完善就显得容易轻松得多。但是，如果想要使IC封装基板的PCT性能通过PCT测试,就需要IC封装基板的性能完善的过程中对一些不太重要的性能进行一定的割舍，最终保存一些比较重要的，作用比较明显的重要性能。目前PCT性能的完善工作已经取得一定成绩，但是，还是要做到紧跟时代潮流进行不断更新完善[3]。

3.3.3 介电性能

5GHz条件下覆铜板的Dk/Df为4.12/0.0075，显著地优于MGC的HL832、HL 832HS、HL832TF(Df:0.017～0.011),甚至达到了MGC无卤系列(HL832NS、HL832NStypeHD)的水平(Df:0.008)。这样的IC封装基板与传统封装基板相比就更加完善化和智能化。而且，树脂配方的完善也使得IC封装基板对于周围环境的承受能力大大加强，无论是介电性还是耐热性都有所优化。而这样的IC封装基板就大大增大了树脂配方设计的自由度,可以使树脂阻燃剂的使用减少一大半，甚至还能很大程度上提高Tg等性能。

4 结语

通过上文对IC封装基板概况的具体分析，以及各种实验数据的具体研究。不难发现，为了使IC封装基板的介电性能耐热性能、热膨胀系数、耐湿热性能发挥到最大效果，就必须通过一次又一次地实验，找到最为合适的加工制作材料。增容改性树脂虽然比较符合制作标准，但是它本身容易燃烧，就需要加入一定的阻燃剂来对树脂材料加以保护。目前IC封装基板经过一定的创新调整，它的耐热性能、PCT性能以及介电性能都已经达到了社会工业需求标准。甚至可以推广到除工业以外的其他领域进行使用。相信在不远的将来，以覆铜板和树脂材料构成的IC封装基板能够推广到世界其他国家，为其他国家提供技术理论支持的同时，推动我国与他国的科技合作。