封裝技術趨勢有變

封裝技術趨勢將有變化。在封裝技術的三大關鍵詞“高密度”、“高速及高頻率”和“低成本”中，“高密度”的實現日趨困難。如在日本電子信息技術產業協會（JEITA）2009年6月發表的“日本封裝技術發展藍圖”2009年度版中，要求半導體封裝的最小間距在2012年達到0.3mm之后，直到預測截止時間2018年都將停留于此（圖1）。而在2007年度版中，則有2010年達到0.4mm，2016年達到0.2mm的漸次間距微細化要求注1）。
????? ?
????? 圖1　封裝技術的間距微細化困難

????? 2012年達到0.3mm，直到預測截止時間2018年都將停留于此。《日經微器件》根據“日本封裝技術發展藍圖”2007年度版和2009年度版制作。

????? 注1）對發展藍圖實施的問卷調查結果顯示，“間距0.15mm的要求曾出現在2007年度版中，但未出現在2009年度版中”（JEITA Jisso戰略專門委員會/封裝技術發展藍圖組機器組裝工作組主管間仁田祥）。另外，有人指出沒有了對“0201”部件的要求，采用“0402”部件的 “價值不如從前”、“采用情況不明”。

????? 但是，今后即使繼續提高密度，也無法同時滿足要求高速性的高頻化和低成本化。原因有兩方面。一是市場上對成本降至更低和支持高頻率的要求更強烈。二是印刷底板技術已經飽和。印刷底板技術方面，為減小間距的各單項技術已經問世。但是，“組合這些技術，還是無法滿足用戶——組裝廠商所期待的高頻率和成本” （便攜產品廠商的封裝技術人員）。

????? 由于機器要配備通信功能，因此對主板支持高頻率的要求越來越強烈。比如，數碼相機已采用USB2.0及HDMI（高清多媒體接口）等高速差動信號，今后頻率仍將不斷提高。因此，封裝密度越來越難以提高。具體而言，數碼相機廠商要求主板的相對介電常數到2012年降至3，到2018年降至2，達到與現在高端計算機相當的水平（圖2）。

?????
?
????? 圖2：各種電子產品的介電常數不斷降低隨著產品性能的提高和通信功能的配備，要求主板不斷降低介電常數。《日經微器件》根據“日本封裝技術發展藍圖”2009年度版制成。

????? 臺式電子產品也要求降低介電常數。原因是隨著通信功能的配備和性能的提高，處理器與存儲器之間的接口將日益高速化。并且，在臺式機與便攜產品工作頻率相同的情況下，臺式機的主板更需要降低介電常數。原因是底板面積大導致傳輸線路延長，信號衰減會更加嚴重。因此，數字電視對主板相對介電常數的要求是 2012年降至3.6～4.3，與現在中檔網絡產品相當。

????? 對于這些產品，過去曾強烈要求降低成本。以前一直能夠兼顧低成本和高密度，但由于今后必須支持高頻率，所以提高密度的要求退居其次。因此，數碼相機主板封裝間距的微細化程度只達到0.4mm。

????? 為了實現高頻化及高密度化，功能模塊及副板在推進采用部件內置底板的進程。數碼相機及類似“iPod”的個人AV產品廠商為實現通信功能在積極推動采用功能模塊。另外，在數碼相機等產品方面，除了通信功能之外，數字調諧器也在向功能模塊化發展。

?在部件內置底板中，目前采用趨于增多的是配備已封裝好的LSI及芯片型無源部件的類型。比如，部件內置底板廠商大日本印刷（DNP）的量產供貨量于 2008年11月累積達到了1億個（圖3）。使用裸片的類型以及在底板形成工序中嵌入無源部件型的內置底板，目前成品率較低，因而成本過高，大多不符合組裝廠商的要求。

?????
?
????? 圖3：DNP將部件內置底板“B2it”薄型化

????? 為實現薄型化，結合使用了層結構上下非對稱化、層間絕緣膜薄膜化及內置部件扁平化三種手段。該圖由《日經微器件》根據大日本印刷（DNP）的數據制成。

????? 今后的目標是實現組裝廠商要求的高密度化。比如在手機領域，為了將RF（Radio Frequency）模塊等減小至10mm見方左右，組裝廠商要求20μm的微細間距和厚度為0.2mm的薄型化。為了達到這一目標，首先將推進配備已封裝好的LSI及芯片型部件的部件內置底板向微細間距化及薄型化發展。之后，在該類型的底板到了難以高密度化的階段時，會有向配備裸片及嵌入無源部件的部件內置底板過渡的可能。目前，部件內置底板廠商松下電子元器件及大日本印刷（DNP）等正在朝著這一方向推進以高密化為目標的技術開發。

????? 在主板技術中，材料的變化出現新趨勢，能夠在適應高頻率的同時實現低成本化的底板材料紛紛亮相。

????? 松下電工上市了印刷底板材料“MEGTRON4”，與高端服務器等使用的以往產品相比，降低了高頻適應能力，從而實現了低成本化（圖4）。 “MEGTRON4”將介電常數控制在3.8，將介質損耗角正切控制在0.006，增加了低價常用材料的比例。通過降低材料費并提高成品率，實現了介于該公司高性能底板材料與普通底板材料之間的定價。
?????
????? 圖4：“MEGTRON4”的電氣特性和耐熱性 “MEGTRON4”的電氣特性和耐熱性均介于高性能底板材料“MEGTRON6”與普及底板材料FR-4之間。本圖由《日經微器件》根據松下電工的數據制成。

????? 松下電工將該材料定位于中端網絡設備使用的產品，介電常數及介質損耗角正切與今后各種電子設備的要求值相符合。如果通過量產進一步降低成本的話，便有望將應用范圍擴大至網絡設備以外的領域注2）。

????? 注2）松下電工已推出使用PPE（聚苯醚）樹脂，1GHz下介電常數僅為3.5，介質損耗角正切僅為0.002的“MEGTRON6”。估計MEGTRON4通過降低性能，減少了價格昂貴的PPE的比例。

????? 日立化成工業也在JPCA Show 2009上參考展出了1GHz下介電常數為3.4～3.6，介質損耗角正切為0.003～0.004的底板材料“MCL-FX-35”。可支持配備有GHz頻帶通信功能的產品。

????? 在提高主板設計技術方面，凸版NEC電路解決方案等提出了可通過將主板與半導體封裝等一體化來進行優化的綜合設計解決方案。半導體封裝與底板作為整體來降低放射噪聲及電源噪聲，由此實現信號波形的優化。這樣便可在進行高密度化及低成本化的同時，實現對高頻率的適應性。
?