ພື້ນຖານ IC ເປັນພາຫະນະບາງໆທີ່ເປັນຊັ້ນພາຍໃນແພັກເກດຊິບ. ມັນ ເຊື່ອມ ໂຍງ silicon die ກັບ PCB ຫຼັກ ໂດຍ ການ ແຜ່ ຂະຫຍາຍ ແຜ່ນ ນ້ອຍໆ ເຂົ້າ ໄປ ໃນ ຂອບ ເຂດ, ສົ່ງ ສັນຍານ ແລະ ພະລັງ, ເພີ່ມ ຄວາມ ແຂງ ໃນ ລະຫວ່າງ ການ reflow, ແລະ ຊ່ອຍ ແຜ່ ຄວາມ ຮ້ອນ. ບົດຄວາມນີ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບປະເພດພື້ນຖານ, ໂຄງສ້າງ, ວັດສະດຸ, ເສັ້ນທາງ, ຂະບວນການ, ການສໍາເລັດ, ກົດການອອກແບບ ແລະ ການກວດສອບຄວາມເຊື່ອຖື.
ຄ1. ພາບລວມຂອງພື້ນຖານ IC
ຄ2. ການປຽບທຽບ IC Substrate vs PCB
ຄ3. ການສົ່ງສັນຍານຜ່ານພື້ນຖານ IC
ຄ4. ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຫຼັກ ແລະ ໂຄງສ້າງພື້ນຖານ
ຄ5. ວັດສະດຸພື້ນຖານ IC ທົ່ວໄປ ແລະ ປັດໄຈການຄັດເລືອກ
ຄ6. ປະເພດພື້ນຖານ IC ຕາມຮູບແບບແພັກເກດ
ຄ7. ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງ Die-to-Substrate
ຄ8. ຂະບວນການຜະລິດ IC Substrate Fine-Line
ຄ9. ການສ້າງ Microvia ແລະ ຄຸນນະພາບການກໍ່ສ້າງ
ຄ10. ການສໍາເລັດຜິວຫນ້າສໍາລັບ IC Substrates
ຄ11. ກົດການອອກແບບຂອງພື້ນທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດ
ຄ12. ສະຫລຸບ
ຄ13. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ພາບລວມຂອງພື້ນຖານ IC
IC substrate, ເອີ້ນອີກຢ່າງຫນຶ່ງວ່າ IC package substrate, ເປັນພາຫະນະບາງໆທີ່ເປັນຊັ້ນພາຍໃນແພັກເກດຊິບ. ມັນນັ່ງຢູ່ລະຫວ່າງ silicon die ແລະ main printed circuit board (PCB). ຫນ້າທີ່ຫຼັກຂອງມັນແມ່ນການເຊື່ອມຕໍ່ແຜ່ນຕິດຕໍ່ນ້ອຍໆຂອງດາຍກັບຫມາກບານ solder ທີ່ຢູ່ຫ່າງໄກຈາກກັນ, ດັ່ງນັ້ນແພັກເກດຈຶ່ງສາມາດຕິດຢູ່ກັບກະດານໄດ້. ມັນ ຍັງ ຊ່ວຍ ຈັບ ດາຍ ໄວ້ ໃນ ບ່ອນ, ຮັກສາ ຫໍ່ ບໍ່ ໃຫ້ ກົ້ມ ຫລາຍ ເກີນ ໄປ ໃນ ລະຫວ່າງ ການ ຮ້ອນ, ແລະ ໃຫ້ ຄວາມ ຮ້ອນ ມີ ເສັ້ນທາງ ທີ່ ກວ້າງ ໄກ ເພື່ອ ແຜ່ ຂະຫຍາຍ ໄປ ທົ່ວ ສ່ວນ ທີ່ ເຫລືອ ຢູ່ ຂອງ ຫໍ່ ແລະ ເຂົ້າ ໄປ ໃນ ກະດານ.
IC Substrate vs PCB ປຽບທຽບ
| ລັກສະນະ | IC Substrate | ມາດຕະຖານ PCB |
|---|---|---|
| ວຽກປະຖົມໄວ | ເຊື່ອມຕໍ່ silicon die ພາຍໃນແພັກເກດກັບກະດານຜ່ານການຕິດຕໍ່ແພັກເກດ | ເຊື່ອມຕໍ່ພາກສ່ວນຕ່າງໆ ແລະ ເຊື່ອມຕໍ່ໃນແຜ່ນຫມວດທັງຫມົດ |
| ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເສັ້ນທາງ | ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເສັ້ນທາງສູງຫຼາຍພ້ອມກັບເສັ້ນແລະຊ່ອງຫວ່າງທີ່ລະອຽດ | ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເສັ້ນທາງທີ່ຕ່ໍາກວ່າດ້ວຍເສັ້ນແລະຊ່ອງຫວ່າງທີ່ກວ້າງຂວາງກວ່າພື້ນຖານ |
| Vias | Microvias ເປັນເລື່ອງທໍາມະດາສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ສັ້ນໆລະຫວ່າງຊັ້ນ | Microvias ອາດ ຖືກ ໃຊ້ ໃນ HDI boards, ແຕ່ board ຫລາຍ ຢ່າງ ໃຊ້ vias ທີ່ ໃຫຍ່ ກວ່າ |
| ການໃຊ້ທົ່ວໄປ | ໃຊ້ພາຍໃນແພັກເກດຊິບເຊັ່ນ BGA, CSP ແລະ flip-chip | ໃຊ້ເປັນລະບົບຫຼັກໃນຜະລິດຕະພັນເຊັ່ນ ໂທລະສັບ, router ແລະ PC |
ການສົ່ງສັນຍານຜ່ານພື້ນຖານ IC
ຢູ່ ໃນ ແພັກເກດ, ພື້ນ ຖານ ຈະ ຈັດ ຫາ ເສັ້ນ ທາງ ສັ້ນໆ ທີ່ ຄວບ ຄຸມ ໄດ້ ສໍາ ລັບ ສັນຍານ ແລະ ພະ ລັງ ລະ ຫວ່າງ die ແລະ ຫມາກ ບານ solder .
• Die pads ຕິດ ຕໍ່ ກັບ ພື້ນ ດິນ ໂດຍ ການ ຜູກ ມັດ ເຊືອກ, bumps (flip-chip) ຫລື TAB.
• ຊັ້ນພາຍໃນສົ່ງສັນຍານອອກໄປທາງນອກໃນຂະນະທີ່ຮັກສາເປົ້າຫມາຍ impedance ໃຫ້ສອດຄ່ອງ.
• ພະລັງແລະພື້ນດິນແຈກຢາຍກະແສໄຟຟ້າແລະຫລຸດຜ່ອນການຟ້າວຟັ່ງຂອງອຸປະກອນ.
• ຫມາກບານ solder ທີ່ຢູ່ທາງລຸ່ມເຊື່ອມຕໍ່ແພັກເກດກັບ PCB ຫຼັກ.
ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຫຼັກ ແລະ ໂຄງສ້າງພື້ນຖານ
• Core: ກະດູກຫຼັງຂອງໂຄງສ້າງ; dielectric ຫນາກວ່າ; ສະຫນັບສະຫນູນຄວາມແຂງຂອງເຄື່ອງຈັກແລະເສັ້ນທາງທີ່ກວ້າງຂວາງໃນບ່ອນທີ່ໃຊ້
• ຊັ້ນສ້າງ: dielectric ບາງໆ + ເສັ້ນທາງທອງແດງດີສໍາລັບ fan-out ທີ່ຫນາແຫນ້ນ
• Microvias: ການເຊື່ອມໂຍງສັ້ນໆລະຫວ່າງຊັ້ນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃກ້ໆ
ວັດສະດຸພື້ນຖານ IC ທົ່ວໄປ ແລະ ປັດໄຈການຄັດເລືອກ
| ຄອບຄົວວັດຖຸ | ຕົວຢ່າງ | ຄວາມເຂັ້ມແຂງທົ່ວໄປ |
|---|---|---|
| ອິນຊີແຂງ | ລະບົບ ABF, BT, epoxy | ສະຫນັບສະຫນູນເສັ້ນທາງການກໍ່ສ້າງທີ່ດີ, ຂະຫຍາຍໄດ້ດີສໍາລັບການຜະລິດປະລິມານ, ແລະ ຄວາມສົມດຸນຂອງຄວາມຕ້ອງການທາງໄຟຟ້າ ແລະ ເຄື່ອງຈັກ |
| Flex ອິນຊີ | ໂປລີອີມິດ | ອະນຸຍາດໃຫ້ການເດີນທາງກົ້ມໃນຂະນະທີ່ຍັງບາງ, ຊຶ່ງຊ່ວຍໃນແບບແຜນທີ່ຕ້ອງການການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ປັບປ່ຽນໄດ້ |
| Ceramic | Al₂O₃, AlN | ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຄວາມຮ້ອນຕໍ່າເພື່ອຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຂະຫນາດທີ່ດີກວ່າ ແລະ ການຮັບມືກັບຄວາມຮ້ອນທີ່ແຂງແຮງເມື່ອສົມທຽບກັບວັດຖຸອິນຊີຫຼາຍຊະນິດ |
ປະເພດພື້ນຖານ IC ຕາມຮູບແບບແພັກເກດ
| ປະເພດພື້ນຖານ | ເຫມາະສົມທີ່ສຸດ |
|---|---|
| ພື້ນຖານ BGA | ສະຫນັບສະຫນູນຈໍານວນ I/O ສູງ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງແພັກເກດໂດຍລວມທີ່ເຂັ້ມແຂງ |
| ພື້ນຖານ CSP | ສ້າງຂຶ້ນສໍາລັບແພັກເກດບາງໆທີ່ມີພື້ນທີ່ນ້ອຍໆ |
| Flip-chip substrate | ເຮັດໃຫ້ມີການເຊື່ອມຕໍ່ສັ້ນໆ ແລະ ເສັ້ນທາງທີ່ຫນາແຫນ້ນຫຼາຍລະຫວ່າງ die ແລະ substrate |
| ພື້ນຖານ MCM | ສະຫນັບສະຫນູນຫຼາຍດາຍທີ່ວາງແລະເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃນແພັກເກດດຽວ |
ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງ Die-to-Substrate
• ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບແບບຂອງແຜ່ນ, ຂອບເຂດຂອງສຽງ ແລະ ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງໃນການປະກອບ.
• Wire bond: ເຊືອກບາງໆເຊື່ອມຕໍ່ແຜ່ນດາຍເພື່ອຜູກນິ້ວມືຢູ່ເທິງພື້ນ.
• Flip-chip: ປຸ່ມນ້ອຍໆເຊື່ອມຕໍ່ດາຍໂດຍກົງກັບແຜ່ນຢູ່ເທິງພື້ນດິນ, ສ້າງເສັ້ນທາງໄຟຟ້າສັ້ນໆ.
• TAB: ການຜູກພັນແບບ tape ທີ່ໃຊ້ຟິມບາງໆເພື່ອຂົນ ແລະ ເຊື່ອມຕໍ່ນໍາ, ມັກໃຊ້ເມື່ອຈໍາເປັນຕ້ອງມີຮູບແບບ tape.
ຂະບວນການຜະລິດ IC Substrate Fine-Line
| ຂະບວນການ | ແນວຄິດຫຼັກ | ຈຸດປະສົງ |
|---|---|---|
| ຖອນ | ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍຊັ້ນທອງແດງແລະກໍາຈັດທອງແດງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການໂດຍການສະຫລັກ | ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ ແລະ ເປັນທີ່ເຂົ້າໃຈດີ, ພ້ອມດ້ວຍຄວາມສາມາດຊ້ໍາຊ້ໍາທີ່ຫມັ້ນຄົງສໍາລັບຫຼາຍຊັ້ນພື້ນຖານ |
| ເພີ່ມເຕີມ | ສ້າງ ທອງ ແດງ ພຽງ ແຕ່ ບ່ອນ ທີ່ ຈໍາ ເປັນ ຕ້ອງ ມີ ຮອຍ ແລະ ແຜ່ນ ຈາ ລຶກ ເທົ່າ ນັ້ນ, ໂດຍ ໃຊ້ ການ ເລືອກ ແຜ່ນ | ຊ່ວຍສ້າງລັກສະນະທີ່ດີພ້ອມກັບການຄວບຄຸມຮູບຊົງນ້ອຍໆ |
| MSAP/mSAP | ໃຊ້ຊັ້ນແກ່ນບາງໆ ແລ້ວແຜ່ນຈາລຶກ ແລະ ສະກັດເບົາໆໃນວິທີທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ | ສະຫນັບສະຫນູນເປົ້າຫມາຍເສັ້ນນ້ອຍກວ່າແລະຊ່ອງຫວ່າງໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການຄວບຄຸມຄວາມຫນາທີ່ດີ |
ການສ້າງ Microvia ແລະ ຄຸນນະພາບການສ້າງ
Microvias ເຊື່ອມຕໍ່ຊັ້ນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນຊໍ້າທີ່ຫນາແຫນ້ນ. ເພາະ ມັນ ນ້ອຍ, ຮູບ ຮ່າງ ແລະ ຄຸນ ນະ ພາບ ທອງ ແດງ ຂອງ ມັນ ມີ ຜົນ ກະ ທົບ ກະ ເທືອນ ຕໍ່ ຄວາມ ຕໍ່ ເນື່ອງ ແລະ ຄວາມ ຫມັ້ນ ຄົງ ຂອງ ການ ຕ້ານ ທານ ໃນ ໄລ ຍະ ຍາວ ນານ.
ການຂຸດຄົ້ນ laser ຈະສ້າງຊ່ອງນ້ອຍໆແລະຕື້ນລະຫວ່າງຊັ້ນທີ່ຢູ່ໃກ້ໆ. ແຜ່ນ ທອງ ແດງ ຈະ ຫຸ້ມ ຝາ ຜ່ານ ເພື່ອ ສ້າງ ເສັ້ນ ທາງ ທີ່ ຕໍ່ ເນື່ອງ. Via filling ເຮັດ ໃຫ້ ໂຄງ ຮ່າງ ຂອງ ມັນ ສໍາ ເລັດ ໂດຍ ການ ຫລຸດ ຊ່ອງ ວ່າງ ແລະ ແຜ່ນ ຄ້ໍາ ຈູນ, ຊຶ່ງ ຊ່ວຍ ໄດ້ ເມື່ອ via ນັ່ງ ຢູ່ ໃຕ້ pad.
ການສໍາເລັດຜິວຫນ້າສໍາລັບ IC Substrates
| ສໍາ ເລັດ | ສິ່ງທີ່ຊ່ວຍໄດ້ |
|---|---|
| ENIG | ໃຫ້ຜິວຫນ້າທີ່ສະດວກສະບາຍແລະຊ່ວຍປົກປ້ອງທອງແດງຈາກການສໍ້ໂກງ. |
| ENEPIG | ສະຫນັບສະຫນູນທາງເລືອກການຜູກພັນຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ຊ່ວຍສ້າງຂໍ້ solder ທີ່ແຂງແຮງ ແລະ ໄວ້ວາງໃຈໄດ້. |
| ຄໍາຫຼາກຫຼາຍ | ໃຊ້ເມື່ອຜິວຫນ້າຕ້ອງການປະສິດທິພາບການຕິດຕໍ່ທີ່ຫມັ້ນຄົງ ຫຼື ຊັ້ນຄໍາທີ່ເຫມາະສົມກັບວິທີການຜູກພັນບາງຢ່າງ. |
ກົດການອອກແບບພື້ນຖານທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດ
ເປົ້າຫມາຍແຖວ/ອະວະກາດ
ລ໊ອກຄວາມກວ້າງແລະຊ່ອງຫວ່າງຂອງແຖວໃຫ້ໄວທີ່ສຸດ ແລະຮັກສາເປົ້າຫມາຍໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບສິ່ງທີ່ຂະບວນການສາມາດເຮັດຊໍ້າໄດ້ຢ່າງສະຫມ່ໍາສະເຫມີໃນທຸກຊັ້ນການເດີນທາງ.
ຜ່ານ ຍຸດ ທະ ວິ ທີ
ກໍານົດຄູ່ຂອງຊັ້ນ microvia ແລະ ຂີດຈໍາກັດຄວາມເລິກໄວ. ຕັ້ງກົດທີ່ແຈ່ມແຈ້ງສໍາລັບ via-in-pad, fill callouts ແລະ ເຂດປ້ອງກັນໃດໆກໍຕາມທີ່ປົກປ້ອງເສັ້ນທາງທີ່ດີ.
ສະສົມ
ແກ້ໄຂຈໍານວນ core ແລະ build-up layer ໃຫ້ໄວ ແລະ ກໍານົດບົດບາດ routing ຕໍ່ຊັ້ນ ເພື່ອການປ່ຽນແປງ routing ຈະບໍ່ບັງຄັບໃຫ້ມີການປັບປຸງ stack-up ໃຫຍ່ໆໃນພາຍຫຼັງ.
ງົບປະມານ Warpage
ກໍານົດຂອບເຂດການບິດເບືອນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນການຫລັ່ງໄຫລ ແລະ ການປະກອບເຂົ້າກັນ, ແລະຮັກສາຄວາມສົມດຸນຂອງທອງແດງ ແລະ ຄວາມສົມດຸນຂອງຊັ້ນເພື່ອວ່າພື້ນຖານຈະຢູ່ໃນຂອບເຂດ.
ຍຸດທະວິທີການທົດສອບ
ວາງແຜນການເຂົ້າເຖິງການທົດສອບສໍາລັບຄວາມຕໍ່ເນື່ອງແລະການຄວບຄຸມການສັ້ນ. ສະຫງວນ pad ແລະ ເສັ້ນທາງ ໃຫ້ ພຽງພໍ ເພື່ອ ວ່າ ການ ປົກ ຄຸມ ຈະ ບໍ່ ຫລຸດ ຫນ້ອຍ ລົງ ເມື່ອ ຄວາມ ຫນາ ແຫນ້ນ ສູງ ຂຶ້ນ.
ການສະຫລຸບ
ພື້ນຖານ IC ສະຫນັບສະຫນູນແພັກເກດ chip ໂດຍໃຫ້ການເດີນທາງທີ່ຫນາແຫນ້ນ, ພະລັງແລະພື້ນດິນ, ແລະ ການເຊື່ອມຕໍ່ທາງດ້ານສັ້ນໆຜ່ານ microvias. ຊັ້ນ core ແລະ build-up ຂອງ ເຂົາ ເຈົ້າ ກໍານົດ ຄວາມ ສາມາດ ຂອງ fan-out ແລະ ຄວາມ ແຂງ ແກ່ນ ຂອງ ແພັກເກດ. ການເລືອກວັດສະດຸ, ຂະບວນການລະອຽດ, ຄຸນນະພາບການສ້າງ microvia ແລະ ການສໍາເລັດຂອງຜິວຫນ້າມີຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນ. ຜົນຜະລິດແມ່ນຂຶ້ນຢູ່ກັບເປົ້າຫມາຍທາງອິນເຕີເນັດ / ອະວະກາດ, ຜ່ານຍຸດທະສາດ, ການເກັບກໍາ, ການຄວບຄຸມການບິດເບືອນ ແລະ ການວາງແຜນການທົດສອບ, ທີ່ໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນໂດຍ AOI, ການທົດສອບໄຟຟ້າ, ການຂ້າມພາກສ່ວນ ແລະ X-ray.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຄວາມກວ້າງແລະຊ່ອງຫວ່າງຂອງແຖວ IC ສາມາດໄປເຖິງໄດ້ແນວໃດ?
ພື້ນຖານ IC ສາມາດໃຊ້ຊ່ອງຫວ່າງຕ່ໍາກວ່າ 10 μm ໃນຊັ້ນທີ່ສ້າງຂຶ້ນ, ພ້ອມດ້ວຍເປົ້າຫມາຍທີ່ແຫນ້ນກວ່າໃນຂະບວນການທີ່ກ້າວຫນ້າ.
ພື້ນຖານ IC ຫນາປານໃດ?
ຄວາມຫນາຂຶ້ນກັບຮູບແບບຂອງແພັກເກດ ແລະ ຈໍານວນຊັ້ນ, ຈາກພາຍໃຕ້ 0.3 mm ສໍາລັບ CSP ບາງໆ ຈົນເຖິງຫຼາຍກວ່າ 1.0 mm ສໍາລັບ BGA ຊັ້ນສູງ.
ຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າຂອງວັດຖຸໃດທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດ?
ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ dielectric (Dk), ປັດໄຈການສູນເສຍ (Df) ແລະ ຄວາມຕ້ານທານຂອງฉนวน. Dk ທີ່ຫມັ້ນຄົງສະຫນັບສະຫນູນການຄວບຄຸມ impedance; Df ຕ່ໍາລົດການສູນເສຍສັນຍານ.
ວິທີການລົ້ມລະລາຍຂອງພື້ນຖານ IC ທົ່ວໄປມີຫຍັງແດ່?
Microvia ແຕກ, ທອງແດງເມື່ອຍ, ຊັ້ນແຕກ, ແລະ ຄວາມອ່ອນເພຍຂອງຫນ່ວຍ solder ທີ່ຕິດຕໍ່ກັບຫມາກບານ.
ຄວາມຕ້ອງການການອອກແບບເພີ່ມເຕີມອັນໃດແດ່ທີ່ມາພ້ອມກັບສັນຍານຄວາມໄວສູງ?
ການ ຄວບ ຄຸມ impedance ທີ່ ແຫນ້ນ ຫນາ, ເສັ້ນ ທາງ ກັບ ຄືນ ສັ້ນໆ, crosstalk ທີ່ ຕ່ໍາ ກວ່າ ແລະ ຊ່ອງ ວ່າງ ຢ່າງ ລະ ມັດ ລະ ວັງ ກັບ ຂອບ ເຂດ ອ້າງ ອີງ ທີ່ ຫມັ້ນ ຄົງ.
ພື້ນຖານ IC ປ່ຽນແປງແນວໃດສໍາລັບແພັກເກດ AI ແລະ HPC?
ຈໍານວນ ຊັ້ນ ສູງ ກວ່າ, ແຖວ / ຊ່ອງ ວ່າງ ທີ່ ລະອຽດ ກວ່າ, ການ ສົ່ງ ພະລັງ ທີ່ ເຂັ້ມ ແຂງ ກວ່າ, ຂະຫນາດ ຮ່າງກາຍ ທີ່ ໃຫຍ່ ກວ່າ ແລະ ການ ສະຫນັບສະຫນູນ ທີ່ ດີກວ່າ ສໍາລັບ multi-die ຫລື chiplet layouts.
