嵌人式封裝是指將電容器、電阻器、電感器等無源元件,甚至是芯片等有源器件埋入基板內(nèi)部,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、功能模塊化的一種封裝技術(shù),如下圖所示。
與傳統(tǒng)封裝相比,嵌人式封裝具有能提高封裝密度、減小封裝尺寸,實(shí)現(xiàn)電于設(shè)備多功能化的特點(diǎn),另外還能提高設(shè)計(jì)自由度,縮短開發(fā)周期心。
嵌人式封裝用基板主要包括陶瓷基板、有機(jī)基板、硅基板和玻璃基板。?
(1) 陶瓷基板:具有機(jī)械強(qiáng)度高,耐熱性好,導(dǎo)熱率高,穩(wěn)定性好,熱膨賬系數(shù)較小,絕緣電阻高等優(yōu)點(diǎn)。但是,陶瓷本身介電常數(shù)較大,會(huì)降低信號(hào)傳輸速度;陶瓷需要高溫?zé)Y(jié),存在燒結(jié)收縮的問題;陶瓷基板厚度較大,尺寸精度差,難以控制產(chǎn)品強(qiáng)度。因而,其市場(chǎng)占有率越來越小。
(2)有機(jī)基板:與陶瓷基板相比,有機(jī)基板不需要高溫?zé)Y(jié),不存在燒結(jié)收縮的問題,且介電常數(shù)低,可以批量生產(chǎn),成本低。其存在的主要缺點(diǎn)是熱應(yīng)力,即有機(jī)基板的熱膨脹系數(shù)與電子元器件相差較大,易形成老化、結(jié)構(gòu)缺陷,從而導(dǎo)致產(chǎn)品壽命降低。
(3)硅基板:硅基板是一種半導(dǎo)體基板,具有良好的散熱能力。硅通孔垂直互連技術(shù)是應(yīng)用廣泛的 3D 互連技術(shù)。其存在的主要問題是,硅基板與導(dǎo)電金屬通孔材料的熱膨賬系數(shù)不匹配,TSV 存在殘余應(yīng)力,會(huì)導(dǎo)致開裂現(xiàn)象
(4) 玻璃基板:玻璃基板穩(wěn)定性好,能做到無孔洞包覆,絕緣、透明,可大尺寸、小厚度生產(chǎn),在防潮性能和氣密性能上均具有優(yōu)勢(shì)。玻璃通孔 (ThroughClass Via, TGV) 是玻璃基板的關(guān)鍵技術(shù),以TGV 代替TSV 是重要的研究方向。
在基板中埋人元器件可以大大縮短布線距離,但由于材料屬性的不匹配(如熱膨賬系數(shù)、濕膨狀系數(shù)等),不同材料之問的界面容易發(fā)生層裂失效,需要采取特殊的應(yīng)變緩和措施,包括對(duì)材料、設(shè)計(jì)、封裝工藝、元件、基板的結(jié)構(gòu)、封裝設(shè)備、測(cè)量及檢查、返修及元件的三維布置進(jìn)行綜合研究開發(fā)等。
陶瓷基板類的嵌人式封裝一般應(yīng)用于高可靠性產(chǎn)品,如軍用產(chǎn)品、射頻產(chǎn)品等;有機(jī)基板類的嵌人式封裝廣泛應(yīng)用于微處理器、存儲(chǔ)器等器件;硅基板類的嵌人式封裝由于其平行度高、熱導(dǎo)性好,主要應(yīng)用于一些大功率器件;玻璃基板類的嵌人式封裝,主要用于顯示器 (Flat Panel Display, FPD)領(lǐng)城。
我人式封裝技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步還需要對(duì)工藝、設(shè)計(jì)、材料等進(jìn)行不斷的綜合研究開發(fā)。除此之外,在實(shí)現(xiàn)埋人系統(tǒng)集成封裝基板的產(chǎn)業(yè)化過程中,基板廠家、元器件廠家和裝配、封測(cè)廠家都扮演著重要角色。埋人電子元器件的基板技術(shù)也會(huì)反過來促使電 子元器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而相互促進(jìn)、共同發(fā)展。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:嵌入式封裝,嵌入式封裝,Embedded Package
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