1 IC-載板概述

半導(dǎo)體封裝載板（ICS或IC載板）是整體晶圓封裝的基礎(chǔ)，在半導(dǎo)體晶圓的納米世界與印刷電路板PCB的微米世界之間，建立了強(qiáng)大的連接。IC載板包含多層板，而且中央通常有一個(gè)支撐核心，可保護(hù)及支持封裝內(nèi)的芯片，在封裝芯片與下方的印刷電路板之間提供連接。ICS內(nèi)的鉆孔與導(dǎo)體線路比印刷電路板密集，同時(shí)也是裝載所有模組與封裝的最終基板。

以 FCBGA 封裝為例

使用ABF（Ajinomoto Build-Up Film）材料和先進(jìn)的SAP工藝生產(chǎn)具有核心層的IC載板 ，是從設(shè)計(jì)階段和優(yōu)化制造程序開(kāi)始，在核心層和增層之間建立互連，再在每一增層到下一增層間建立互連的反復(fù)制造過(guò)程。

2 IC載板面臨的機(jī)會(huì)

電子業(yè)紛紛追求更高的效能、更小的面積，以及更低的耗電量。這樣一來(lái)，前端的半導(dǎo)體芯片架構(gòu)便更趨復(fù)雜，對(duì)于提高IC載板連接密度的新需求也應(yīng)運(yùn)而生。

具體而言，帶動(dòng) ICS 需求的三大趨勢(shì)包括：

對(duì)于消費(fèi)性電子產(chǎn)品與移動(dòng)通信裝置的需求，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品制造商必須為此提供更輕巧且功能改良的便攜產(chǎn)品。

采用 ICS技術(shù)的芯片封裝是 5G 問(wèn)世的前提。隨著采用5G 先進(jìn)通訊技術(shù)的國(guó)家增加，5G基站成長(zhǎng)可期。

最先進(jìn)的AI 應(yīng)用與專(zhuān)注于運(yùn)算效能最大化的應(yīng)用，推動(dòng)了高性能運(yùn)算的需求不斷增長(zhǎng)。

3 IC載板制造中最重要的因素正在變化

產(chǎn)品良率與可靠性是制造 IC 載板最重要的因素。前端芯片架構(gòu)日趨復(fù)雜，為支持更優(yōu)異的效能，IC載板將提供更多連接方式。ICS 制造商必須在開(kāi)發(fā)特征較小的新整合方案時(shí)，兼顧高質(zhì)量要求。IC載板通常用于高價(jià)值的小芯片封裝，封裝內(nèi)只要有一個(gè)不良芯片或有問(wèn)題的載板，就可能毀掉整部裝置。

因此，盡管復(fù)雜度越來(lái)越高，ICS制造商還是需要高良率和高可靠性，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)層面效益，在市場(chǎng)維持競(jìng)爭(zhēng)力，并且讓客戶(hù)滿(mǎn)意。

4 IC載板生產(chǎn)高良率高可靠性的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

先進(jìn)IC載板用于各式各樣的封裝方案，包括將多種芯片類(lèi)型結(jié)合為單一先進(jìn)封裝的諸多方案。IC 載板層數(shù)更多，為了支持較為復(fù)雜的封裝整合，體積也比較大，但與此同時(shí)，線路與間距的尺寸越來(lái)越小。

以下幾個(gè)挑戰(zhàn)使得 ICS 制造商難以實(shí)現(xiàn)高良率與高可靠性：

獨(dú)特的昂貴材料和制程

制造商必須避免浪費(fèi)及優(yōu)化效率。利用先進(jìn)的軟件解決方案將所有工作類(lèi)型的工作流程自動(dòng)化。自動(dòng)分析、優(yōu)化與面板化也可輔助制造商充分利用材料，使制程更有效率。

ABF制程維持介電層的品質(zhì)

ABF膜厚度不一可能導(dǎo)致電性能不一致，電路可靠性降低。量測(cè)系統(tǒng)對(duì)于監(jiān)測(cè)這類(lèi)厚度至關(guān)重要，精確的度量有助于調(diào)校過(guò)孔鉆孔。封裝的層數(shù)越來(lái)越多，線距越來(lái)越小，因此ABF的厚度將繼續(xù)變薄，連帶對(duì)量測(cè)要求增強(qiáng)。

在不平坦的表面外形將最細(xì)的線路成形

IC載板電路設(shè)計(jì)的間距越來(lái)越小，能夠提供密度和效能越來(lái)越高的電路。較細(xì)的線路若要成形，必須依靠更多板面分割達(dá)到極致的對(duì)位與疊合精確度，但產(chǎn)量高時(shí)則難以實(shí)現(xiàn)。此外，將不一致的表面外形與非常小的間距值結(jié)合也伴隨諸多挑戰(zhàn)。低景深的微影系統(tǒng)無(wú)法處理締造高曝光質(zhì)量所必須克服的表面變形。高景深且連續(xù)的直接成像系統(tǒng)，制程容許空間較大，可制造性較高，能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)異的線路品質(zhì)。

降低缺陷率

各種缺陷類(lèi)型都會(huì)影響整個(gè)IC載板制造的良率。氣泡（基底材料內(nèi)的空隙或氣泡）可能造電性特性下降、散熱性，以及機(jī)構(gòu)完整性疑慮。在預(yù)固化階段之后，檢測(cè)較薄的基材內(nèi)氣泡，對(duì)于維持質(zhì)量與可靠性至關(guān)重要。銅缺陷率也可能帶來(lái)挑戰(zhàn)。普通IC載板采用ABF層壓板，而進(jìn)階 ICS，如 FC-CSP（ETS 制程）所使用的 ICS，則是使用銅基材（底銅）。銅對(duì)銅檢測(cè)一詞是指，檢測(cè)銅基材（底銅）層上的銅圖形，旨在檢測(cè)各種圖形缺陷，例如短路、刮痕、斷開(kāi)與凹陷（銅表面凹陷）。若要在ICS制造過(guò)程制定有效的工藝控制策略，自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）系統(tǒng)提供的解決方案，是發(fā)現(xiàn)和減少缺陷不可或缺的一環(huán)。

在正確位置鉆出微型導(dǎo)通孔

IC 載板特征日益復(fù)雜，精確度與產(chǎn)速皆在制程中扮演了重要角色。IC載板激光孔鉆孔時(shí)，快速準(zhǔn)確在板子上確認(rèn)靶點(diǎn)的位置，啟動(dòng)鉆孔程序，才能在不影響相鄰電路結(jié)構(gòu)的情況下，讓所有盲孔都打在焊盤(pán)上。

5 制程控制至關(guān)重要

整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中互連圖案設(shè)計(jì)會(huì)越來(lái)越小，因此，前端、封裝與載板這三個(gè)領(lǐng)域的制程與制程控制方案便有機(jī)會(huì)整合。IC載板制造商必須采用新的策略，提高良率，同時(shí)增加更復(fù)雜技術(shù)的IC載板產(chǎn)量。KLA提供先進(jìn)的制程與制程控制系統(tǒng)，幫助制造商應(yīng)對(duì)越發(fā)復(fù)雜的IC載板生產(chǎn)制造。

審核編輯：湯梓紅