多層陶瓷載板逐漸成為多晶封裝主流

《多層陶瓷載板逐漸成為多晶封裝主流》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、多層陶瓷載板逐漸成為多晶封裝主流陶瓷載板出現之前，提到載板，往往都認為是樹脂材質的印刷載板，近幾年來印刷載板用的樹脂也持續出現改善，已經從傳統的低成本、易加工的Phenol樹脂，提昇成為熱穩定性好的環氧玻璃基板（GlassEpoxy）、聚亞（polyimide）等等。不過，陶瓷載板的出現，這從材料技術方面來看，與可以說更具有革命性的意義，和傳統的材料技術相比，在完成內層圖形之後，利用半硬化環氧樹脂做為連接層而形成聚亞，之後，再進行PreImpregnation加熱、加壓、多層化等等製程，再把多層板進行開

2、孔加工，進行通孔（Through-hole）。在資訊相關產品的世界中，為了不斷提高運算速度，晶片的電晶體密度也隨之增加，因為如此隨之而來的是，封裝在載板上晶片的熱效應也就因而提高。因此從1970年代後期開始，業界開始發現，應用在高積集晶片封裝的樹脂印刷載板，逐漸出現散熱不穩定性的現象，同時載板的配線密度，以及晶片的封裝密度都即將達到了極限，而出現不易進行更高密度通孔（Through-hole），以及發現載板材料和矽的熱膨脹差值快要難以搭配的情況。陶瓷載板的出現，這從材料技術方面來看，與可以說更具有革命性

3、的意義。（資料來源：HP）1980年代開始業界期望開發更新一代的印刷載板在這樣的情況下，雖然全球各業者從1980年代開始，陸續以印刷載板技術為基礎，期望開發更新一代的印刷載板，期望能夠達到應用的極限，當時整體的進展還是難以有突破性的發展。因此部分先進的業者開始朝向開發新材料，例如IBM已經開始開發並且採用了陶瓷載板來作為封裝基板，而陶瓷載板也發揮其高度的特性，滿足了對於低熱效應的要求，使得當時大多數的高速電腦都開始採用陶瓷材料來作為晶片封裝基板。IBM所開發的陶瓷載板具有高耐熱性，而且與樹脂相比，在絕緣

4、部分採用了與矽熱膨脹相當接近的氧化鋁陶瓷，使得在進行通孔（Through-hole）時，可以實現更高配線密度的目標，因此陶瓷基板的出現，包括在特性以及製程問題等等方面，可以說是克服了樹脂印刷基板難以所及的缺點。▲陶瓷GreenSheet的易加工性，可以在Sheet內的任意位置穿孔。（資料來源：UniversityofSouthampton）低溫燒結載板的開發與實用化多層陶瓷典型的製造是將原料的陶瓷粉、有機樹脂、溶劑等等，利用球狀粉碎器混合調製，直到混合液體形成牛奶狀的陶瓷材料，接下來進行薄片成形（Tap

5、eCasting），讓陶瓷材料成型為綠帶（GreenSheet），導線則是利用鎢（W）粉末與有機載體（Vehicle）混合之漿劑（Paste）印刷在綠帶上，製成配線；接著經過共燒、鍍鎳、針的硬銲、鍍金等一連串的步驟完成。最後再把積層中的導體和陶瓷同步進行燒結的動作，而完成多層陶瓷載板的製作流程。而在整個製程中，最重要的步驟是綠帶（GreenSheet）的成型，以及同步燒結的技術。綠帶（GreenSheet）的成型起源，是1950年代後期，RCA初次在精密印刷刮刀（DoctorBlades）上應用，當初是

6、作為高容量Condenser用技術。隨後才作為Sheet間導通，而利用陶瓷作為多層載板材料的開發也隨之獲得革命性的進展。利用了陶瓷綠帶（GreenSheet）的易加工性，可以在Sheet內的任意位置穿孔，透過在孔內部埋入導體，達到層間的導通能力。而樹脂印刷載板在面臨多層化應用後，由於要用鑽孔來進行打孔，所以孔的尺寸、密度等等，都會因為鑽孔的加工能力而受到一些限制，例如層間的導體連接處，在各層中，也都被固定在某些鑽孔處。由於pier的發明，實現了可以在陶瓷載板上層與層的進行任意連接，而達到高密度微細孔的目

7、標。1960年初開始，已經開始有出現氧化鋁絕緣層、導體層Mo、Mo-Mn、W等材料的組合成的多層陶瓷載板的研發論文。同時在燒結技術方面，也有獲得一定程度的進展，在攝氏500度左右的低溫下，讓分解有機材料並且脫離，而剩下的炭化物在燒結氣體（濕潤氧氣）內進行去氧化。然後，在1,000℃左右的環境下，讓氧化鋁和少量添加的玻璃進行反應，而形成2次結晶。溫度從1,450℃度開始，結晶會融解並且形成流質性玻璃狀物質，而隨著不斷提高的溫度，流質性玻璃狀物質會降低流質黏度。再將這玻璃狀液體和陶瓷同時燒結到多孔構造的Mo

8、中，通過形成高機械度的結合，讓兩材料間的結構緊密結合。而燒結的濕潤氣體，則是在考慮使用金屬Mo和W的氧化度配合後而決定的。當時，全球的封裝技術人員雖然對IBM的TCM封裝技術暗道驚訝，但是對於氧化鋁多層載板並不會抱持全面肯定的態度，而是認為氧化鋁系陶瓷多層載板因為介電性高，所以儘管提高了封裝密度，但是訊號傳輸速度並沒有提高，因為傳輸速度需要印刷載板二倍的時間，所以要得到和印刷載板同樣的傳輸速度，必須將配線長度減少一半，但是配線長度減少卻又會