深度剖析集成电路先进封装的关键基材IC载板

在20世纪90年代中期，一种以球栅阵列封装、芯片尺寸封装为代表的新型IC高密度封装形式问世，IC载板由此应运而生。

IC 封装基板（IC Package Substrate，简称 IC 载板，也称为封装基板）是封装测试环节中的关键载体，它是在PCB板的相关技术基础上发展而来的，用于建立 IC 与 PCB之间的讯号连接，IC 载板还能够发挥保护电路，固定线路并导 散余热的作用。

IC 载板被应用于主流的封装技术中。半导体芯片封装经历了几代的变迁，以封装技术分类为 DIP 封装（双列直插式封装技术）、SOP 封装（小外形封装）、 QFP 封装（小型方块平面封装）、PGA 封装（插针网格阵列封装技术）、BGA 封装（焊球阵列封装）、SIP 封装（系统级封装）。技术的迭代与升级让当前的 封装面积与芯片面积可以接近于1。

以 BGA（Ball grid array）封装为例，它是 一种高密度封装技术，区别于其他封装芯片引脚分布在芯片周围，BGA 引脚在 封装的底面，使 I/O 端子间距变大，可容纳的 I/O 数目变多。BGA 封装凭借着成品率高、电特性好、适用于高频电路等特点成为了目前主流的封装技术之一。BGA 的基础上逐渐衍生出 CSP，MCM 和 SIP 等高密度 IC 封装方式。先进封装技术更加迎合集成电路微小化、复杂化、集成化的特点，IC 载板因其高精度、 高密度、小型化和薄型化的特点被广泛应用于主流封装技术中。

简而言之，IC载板就是集成电路先进封装的关键基材，“特殊”的PCB。IC载板作为一种高端的 PCB板，具有高密度、高精度、小型化及薄型化等特点。

IC 载板品种繁多应用广泛，可按照封装方式、加工材料与应用领域进行分类：

（1） 按照封装方式分类，IC 载板分为 BGA 封装基板、CSP 封装基板、FC 封装基板、MCM 封装基板。

（2） 按照封装材料分类，IC 载板分为硬质封装基板、柔性封装基板和陶瓷封装基板。硬质封装基板主要由 BT 树脂或 ABF 树脂制成，其 CTE（热膨 胀系数）约为 13 至 17ppm/°C。柔性封装基板主要由 PI 或 PE 树脂制 成，CTE 约为 13 至 27ppm/°C。陶瓷封装基板主要由陶瓷材料制成， 例如氧化铝，氮化铝或碳化硅，它具有相对较低的 CTE，约为 6 至 8ppm/°C。

（3） 按照应用领域分类，IC 载板分成存储芯片封装基板、微机电系统封装基板、射频模块封装基板、处理器芯片封装基板和高速通信封装基板等。

IC 载板在参数上的要求远高于一般 PCB 和 HDI。以线宽/线距为衡量指标，常规 IC 载板产品可以达到 20μm/20μm，高端 IC 载板线宽/线距将会降低至 10μm/10 μm、5μm/5μm，而普通性能的 PCB 产品线宽/线距为 50μm/50μm 以上。

从HDI到SLP再到IC载板，或许IC载板与SiP技术十分契合。

众所周知：SiP(System in a Package)即系统级封装技术，是多个具有不同功能的有源或无源电子元件集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能，形成一个系统或者子系统的封装技术。

但对于SiP而言，由于系统级封装内部走线的密度非常高，普通的PCB板难以承载；而IC载板的多层数+低线宽则更加契合SiP要求，适合作为SIP的封装载体。

IC 载板制作工艺有两种，分别为 SAP（半加成法）和 MSAP（改良半加成法）， 用于生产线宽/线距小于 25μm，工艺流程更加复杂的产品。SAP 和 MSAP 制作原理相似，简述为在基板上涂覆薄铜层，随后进行图形设计，再电镀上所需厚度的铜层，最终移除种子铜层。两种工艺流程的基本差异是种子铜层的厚度。SAP 工艺从一层薄化学镀铜涂层（小于 1.5um）开始，而 MSAP 从一层薄的层压铜箔（大于 1.5mum）开始。

减成法是 PCB 板制作方法，简述为在覆铜板上先整板电镀一层铜，将线路及导通孔保护起来，将不需要的铜皮蚀刻掉，留下线路及导通孔中的铜。减成法最明显的缺陷是侧蚀性高，即铜层在向下蚀刻的过程中也会对侧面进行蚀刻，使减成法的精细程度受到了限制。因此减成法的最小线宽/线距只能做到 50μm，当线宽/线距 <50μm 时，减成法会因良率过低无法使用。

IC 载板的材料组成包括铜箔、基板、干 膜、湿膜以及铜球金盐等金属材料。

IC 载板主要原材料之一是铜箔。IC 载板所需的电解铜为超薄均匀性铜箔，厚度可低至 1.5μm，其价格比普通电解铜箔高，加工难度大。

IC 载板的另一原材料是基板，成本占比 35%。基板主要材料分别是 BT 材料、 ABF 材料和 MIF 材料。

（1） BT 树脂

BT 树脂在 20 世纪 70 年代由日本三菱瓦斯化学公司开发研究。主要原材料是双马来酰亚胺三嗪树脂，加入环氧树脂、PPE 和烯丙基化合物进 行成分改良，提升 BT 树脂的热固性。BT 树脂具备耐热性、抗湿性，低 介电常数、低散失因素等多种优势，用于稳定尺寸，防止热胀冷缩改善 设备良率。缺点是硬度高，比较难布线，无法满足细线路的要求。BT 基板应用于 LED 封装芯片、手机 MEMS 芯片以及内存芯片等产品中。

（2） ABF

ABF 中文名称味之素堆积膜，由 Intel 主导研发，被日本味之素公司垄断。ABF 材质可做线路较细、适合高脚数高传输的 IC 载板，应用于 CPU、 GPU 和芯片组等大型高端晶片。ABF 基板的铜箔上面直接附着 ABF 就可以作线路，也不需要热压合过程。ABF 已经成为 FC BGA 封装的标 配材料。

（3） MIS

MIS 使用特有的封装材料，具有更细的布线能力，更优良的电和热性能 和更小的外观，用于超薄，高密度细节的封装。MIS 与传统的基板不同， 包含一层或多层预包封结构，每一层都通过电镀铜来进行互连，以提供在封装过程中的电性连接。MIS 目前在模拟、功率 IC 及数字货币等市场 领域迅速发展。

ABF 主要供应商是日商味之素 (Ajinomoto)，市占率 ≧99%，积水化学市占率第二，占比<1%，味之素在 ABF 原材料供应上处于绝对垄断。

当今电子产业链对PCB的需求规模不断扩大，但以IC载板为首的高端PCB产业仍被国外垄断。不过，目前全球PCB产业正在不停的向中国大陆转移。

可预见的是，随着我国凭借人力成本优势和多年IC产业的经验技术地不断积累，内陆企业或许可以逐渐承接由日韩台转移的封测等业务。

目前中国大陆诸如深南电路、兴森科技等内资PCB龙头企业已经具备了IC载板的规模化生产能力。虽然市占率尚且处于一个低位，但却打破了近些年来国外企业对于载板的技术垄断，实现了零的突破，意义重大。

来源：深圳奇普乐及相关资料