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部,以實現系統集成、功能模塊化的一種封裝技術,如下圖所示。
與傳統封裝相比,嵌人式封裝具有能提高封裝密度、減小封裝尺寸,實現電于設備多功能化的特點,另外還能提高設計自由度,縮短開發周期心。
嵌人式封裝用基板主要包括陶瓷基板、有機基板、硅基板和玻璃基板。?
(1) 陶瓷基板:具有機械強度高,耐熱性好,導熱率高,穩定性好,熱膨賬系數較小,絕緣電阻高等優點。但是,陶瓷本身介電常數較大,會降低信號傳輸速度;陶瓷需要高溫燒結,存在燒結收縮的問題;陶瓷基板厚度較大,尺寸精度差,難以控制產品強度。因而,其市場占有率越來越小。
(2)有機基板:與陶瓷基板相比,有機基板不需要高溫燒結,不存在燒結收縮的問題,且介電常數低,可以批量生產,成本低。其存在的主要缺點是熱應力,即有機基板的熱膨脹系數與電子元器件相差較大,易形成老化、結構缺陷,從而導致產品壽命降低。
(3)硅基板:硅基板是一種半導體基板,具有良好的散熱能力。硅通孔垂直互連技術是應用廣泛的 3D 互連技術。其存在的主要問題是,硅基板與導電金屬通孔材料的熱膨賬系數不匹配,TSV 存在殘余應力,會導致開裂現象
(4) 玻璃基板:玻璃基板穩定性好,能做到無孔洞包覆,絕緣、透明,可大尺寸、小厚度生產,在防潮性能和氣密性能上均具有優勢。玻璃通孔 (ThroughClass Via, TGV) 是玻璃基板的關鍵技術,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、濕膨狀系數等),不同材料之問的界面容易發生層裂失效,需要采取特殊的應變緩和措施,包括對材料、設計、封裝工藝、元件、基板的結構、封裝設備、測量及檢查、返修及元件的三維布置進行綜合研究開發等。
陶瓷基板類的嵌人式封裝一般應用于高可靠性產品,如軍用產品、射頻產品等;有機基板類的嵌人式封裝廣泛應用于微處理器、存儲器等器件;硅基板類的嵌人式封裝由于其平行度高、熱導性好,主要應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)領城。
我人式封裝技術的發展與進步還需要對工藝、設計、材料等進行不斷的綜合研究開發。除此之外,在實現埋人系統集成封裝基板的產業化過程中,基板廠家、元器件廠家和裝配、封測廠家都扮演著重要角色。埋人電子元器件的基板技術也會反過來促使電 子元器件產業的發展,從而相互促進、共同發展。
審核編輯:劉清
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原文標題:嵌入式封裝,嵌入式封裝,Embedded Package
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