高密度封装基板设计技术介绍

高密度封装基板设计与技术介绍刘建辉深南电路2013年11月2深南电路有限公司介绍1高密度封装基板设计与制造2系统级设计封装一站式业务3主要内容使命：建设心与芯的家园愿景：打造世界级电子电路技术与解决方案的集成商3PCBPCBASubstrate互联3-In-One战略一站式服务以互联为核心，从成熟业务PCB拓展到电子装联、封装基板两项新业务，形成公司的三项业务，并不断提升各项业务的技术地位；以客户价值为核心，通过开展设计、封装等服务打造高效快速的“产品+服务”的一站式商业新模式，为客户提供持续增值服务，实现产业升级和转型4深南电路业务战略深南电路基板业务布局56深南电路有限公司介绍1高密度封装基板设计与制造2系统级设计封装一站式业务3主要内容7电子产品的发展背景•计算/网络•数字音频•数码影像/DV•通信/无线•GPS/卫星导航•传感器高密度、小型化、多功能集成小型化多功能化高频高速传输体积：334×67×43mm功能：语音通话传输频率:800MHZ重量：520g体积：123.8×58.6×7.6mm功能：视频电话，800万像素，Wi-Fi,多媒体，GPS，64位架构、多种感应器。。。重量：112g苹果iPhone5S（土豪金）Motorola3200电子产品的发展背景随着电子技术的飞速发展及电子产品朝着微型化，轻便化，多功能，高集成，高可靠方向发展，半导体器件封装也向多引脚细间距化飞速发展，相应的搭载半导体部件的封装基板也朝着小型轻量化和高密度的发展；驱动产品多功能集成化和小型化发展的要素主要有：1.高密度封装基板工艺（精细线路）；器件埋入式----MEMS2.多功能集成（SiP封装、组装相结合）；3.立体组装（刚挠结合---摄像头模组）4.IC封装、3D封装、IPD5.芯片制造工艺6.。。。。。。ChiplevelPackagelevelPCBlevelSystemlevel9电子产品的小型化发展驱动要素1010封装基板与电子封装技术发展唇齿相依封装及高密度封装基板发展趋势封装与高密度基板行业发展趋势19952000200520102015FC-SiPFC-CSPFC-BGAWB-CSPPBGAICEmbeddedPassiveEmbeddedPerimeterArrayPlanarEmbeddedDiscreteEmbeddedFC-POP11大批量小批量样品封装基板手机GPU/BB/RF……台式/笔记本CPU/GPUChipset游戏机CPU/GPU平板电脑CPU/GPUFlash……网络通讯Memory记忆体消费类电子驱动IC微机电MEMS逻辑器件FPGA/PLD高密度封装基板应用领域122012年全球有机封装基板市场规模约100.4亿美元，其中倒装芯片基板为54.07亿美元。预计2015年，全球有机封装基板市场规模约112.04亿美元。2011年全球前11大基板厂产值合计75.5亿美元，占比85%，集中度较高。资料来源：Prismark2011Report020004000600080001000012000200720082009201020112015销售额(百万美元)高密度封装基板市场状况13WB基板FC基板产品高密度、小型化驱动：业务模式1415单芯片封装多芯片堆叠封装2多芯片堆叠封装1多芯片堆叠封装3（FC+WB）高密度封装基板设计（多芯片封装设计）ItemDescriptionHVMAVMABondFingerEdgetoDieEdge150BBondFingerEdgetoPackageEdge150100CDieEdgetoPackageEdgeFilm250Epoxy400DBondFingerEdgetoBondFingerEdge100EDieEdgetoDieEdgeFilm200Epoxy500GBondFingerEdgetoSMTPadEdgeForward200150SSB250200HDieEdgetoSMTPadEdgeFilm150Epoxy250150小型化16高密度封装基板设计（特殊SiP设计结构）Cavitydown基板设计示意图器件埋入式基板设计图EmbeddedCapacitorFR4热分析新型积层工艺通孔填孔技术高精度阻焊技术无芯基板技术精细线路薄芯板&无芯表面涂覆通孔填孔细密金属凸点高精度阻焊倒装芯片基板核心术技术图高密度封装基板关键技术KeyTechnology封装基板生产技术能力18BoardTks./Core/PPSolderMaskSurfaceFinishBLV/Land2013HVM20142015SMReg.±3590L/S35/35L/S20/207060SMReg.±20SMReg.±15SMFlatness±7SMFlatness±5E`lyticNi/Au；ENEPIG；OSP；AFOPL/S15/15180150130ImmersionTin75/17565/150100/20075/1802L,130/602L,100/40100/230EmbeddedPlanarEmbeddedICEmbedded4L,190/40/30SAC305/E`lyticNi/AuENEPIGSOPBumppitch4L,230/60/3060/130SAC305/OSPSMReg.±3080L/S30/30SMFlatness±515075/1602L,110/50100/210DiscreteEmbedded4L,210/50/302013LVMPTH/LandTracePitchFingerPitchE`lyticNi/Ag埋入技术分类平面埋入分立器件埋入埋入电容埋入电阻埋入电感19埋入分立电容埋入分立电阻埋入芯片埋入式器件高密度封装基板20传统设计埋入式设计优势：-减少表面元件的安装面积。-可以实现电子产品的小型、薄型化-导线长度缩减，提高电子特性（可对应高频）。-焊点减少，提高焊接可靠性。-旁路电容的配置的合理化，提高抗电磁干扰能力。-减少小型元件的安装不良，提高装配效率。-减少管理成本。平面埋入式电容、电阻高密度封装基板CharacterValueCapacitance/area6.4nF/in210nF/in220nF/in230nF/in240nF/in2DielectricConstant(1kHz)1622222222DissipationFactor(1kHz)0.0050.0100.0100.0100.010DielectricThickness14μm12μm6μm4μm3μmCTE(ppm/C)32(x,y,z)31(x,y,z)31(x,y,z)31(x,y,z)31(x,y,z)Dielectricloss@1GHz0.03ResinsystemEpoxy,ceramicfillerDielectricStrength~130V/μmCopperThickness35μm(1.4mil)21埋入式分立器件高密度封装基板埋入分立器件的种类种类长（L1）宽（W）高（T）电极宽（L2&L3）0402电容（普通）1.0±0.050.5±0.050.5±0.050.1min0402电阻（普通）1.0±0.050.5±0.050.32±0.050.15-0.30402电容（GRU153）1.0±0.050.5±0.050.33max0.15-0.30402电容（GRU15Y）1.0±0.050.5±0.050.15max0.23-0.330201电容（普通）0.6±0.030.3±0.030.330.13-0.230201电阻（普通）0.6±0.10.3±0.050.25±0.050.15-0.250201电容（GRU03Y）0.6±0.030.3±0.030.15max0.115-0.185普通电容侧面图GRU15Y电容侧面图22埋入式分立器件工艺路线（1）23埋入式分立器件工艺路线（2）24系统集成---埋入式芯片介绍HIDINGDIES(High-densityIntegrationofDiesintoElectronicsSubstrates)IC芯片埋入（10x10cm²）Crosssection贴片真空层压激光成盲孔金属化微盲孔25平面埋入基板产品，应用于MEMS封装实际应用案例CMMB模组埋入分立式电容普通的功率芯片通过埋入线路板内部，可以实现器件的集成及体积的缩小。SUB+EmbeddedthinfilmPCB+EmbeddedthinfilmPCB+SMTSUB+WBSUB+WB+SMT2009201020122015EmbeddedpassivesEmbeddedactiveSUB+FCSUB+FC+Embedded小型化模块发展互连密度IPDRigid-Flex27引线键合倒装芯片埋入式2009~201020122013被动器件埋入2011ECEC&ERPBGACSPMSD(SD)UDPCameraModuleRFBussless-CSPSIMEBGA主动器件埋入MEMSCavumMicrophoneICEmbeddedFCCSP(Array)CorelessDiscreteEmbeddedFCCSP(Perimeter)2014FC-POPSiPLEDModuleCavitySubstrateMCPPOP封装基板产品路线28深南电路有限公司介绍1高密度封装基板设计与制造2系统级设计封装一站式业务3主要内容29结合深南各业务能力和产业链上下游，为客户提供从设计、PCB/基板生产、物料代购、焊接加工、测试等一站式服务。打造世界级高密度封装与模块解决方案集成商原理图设计SchematicDesignPCB设计PCBDesignSiP设计SiPDesignPCB板厂PCBFabrication基板厂SubstrateFabricationPCB焊接PCBAssembly样品封装PackageSample测试Testing芯片测试板BIBLoadBoard成品组装BoxBuildingFT.BIB测试FT.BIBTesting深南一站式服务模式1Week5-6Weeks2-3Weeks1week1weekOrderSiPDesignSubstrateManufactureSMTAssemblySiPPackageDelivery特殊服务：小批量、快交付支持MPW、Sample、LVM支持BGA、LGA、QFN、FCWafer流片时间2months30基板设计、制造、SMT、封装深南内部全部完成系统级封装一站式服务模式SubstrateSMTDieAttachWireBondingMoldingLasermarkingSolderballPlacementSingulationBGA/LGA快速样品组装、封装产品线SubstrateSMTFCDieAttachReflowUnderfillCleaningAOI/X-rayHeat-sinkFCBGAFCCSP关键技术FlipChipSMTWireBondingMolding20120.7-1.3milDiethickness≥100um020101005Diethickness≥100umDiethickness≥75um0.7-1.3mil0.6-1.3milBPP/BPO50/45μmBPP/BPO45/40μm01005DieThickness≥100umDieSize≥1*1mmDieSize≥0.5*0.5mmDieSize≥0.5*0.5mmBPP/BPO40/36μmAu/Au-AgalloyWireAu/Au-Agalloy/CuWireAu/Au-Agalloy/CuWireStrip63*237mmAdd189*68/76.3*240Add0.68/0.7mmPitch≥250umPitch≥80um0.45/0.6/0.8/1.2/1.5mmSolderBallP.4/B.25mmP.4/B.25mm