Welche Arten von Chip-Verpackungssubstraten sind verfügbar?
Im Halbleiterverpackungssektor nutzen zahlreiche Verpackungstypen Substratplatinen, wie z. B. BGA (Ball Grid Array), PGA, QFP, CSP, SiP und PoP. Verschiedene Verpackungstypen verwenden unterschiedliche Substratplatten. Was sind also die gängigen Substratplatten?
1. Die Funktion des Verkapselungssubstrats
Zu den Hauptfunktionen des Substrats innerhalb des Gehäuses gehören: elektrische Verbindung, mechanische Unterstützung, Wärmeableitung und Schutz.
2.Welche Arten von Verpackungssubstraten gibt es?
Basierend auf dem Substratmaterial werden sie in starre Substrate und flexible Substrate eingeteilt. Unter starren Substraten versteht man Substrate mit erheblicher Steifigkeit, die nicht gebogen werden können. Als flexible Substrate werden Substrate bezeichnet, die sich biegen und falten lassen. Starre Substrate behalten eine feste Form bei, während flexible Substrate dünn sind und ein hohes Maß an Flexibilität aufweisen.
3. Materialarten für starre Untergründe
Gängige starre Substratmaterialien: FR4, BT, ABF, Keramik usw.
(1) FR4
FR4 ist der am häufigsten verwendete Materialtyp bei der Herstellung von Leiterplatten (PCB). „FR4“ steht für „Flame Retardant Type 4“. Es handelt sich um ein Verbundmaterial, das durch Imprägnieren von Glasfasergewebe mit Epoxidharz und anschließendem Heißpressen und Aushärten entsteht. Es verfügt über ausgezeichnete Flammhemmung, hohe mechanische Festigkeit, hervorragende elektrische Isolationseigenschaften und gute thermische Stabilität.
(2) BT
Die Bezeichnung BT-Material leitet sich von seinen primären chemischen Bestandteilen ab: Bismaleimid und Triazin, wobei der vollständige Name Bismaleimid-Triazin lautet. Hierbei handelt es sich um ein fortschrittlicheres, leistungsfähigeres Epoxidharzsubstrat, das für zahlreiche Substrathersteller zum bevorzugten Laminatsubstratmaterial geworden ist. BT-Material weist eine hohe Glasübergangstemperatur auf, die typischerweise über der von Standard-FR4-Materialien liegt; ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und eine niedrige Dielektrizitätskonstante; und hervorragende Isoliereigenschaften. BT dient als Standardsubstratmaterial für BGA-Verpackungen und ist auch für CSP-Verpackungssubstrate geeignet.
(3) ABF
ABF (Ajinomoto Build-up Film) ist ein äußerst steifes und haltbares Material, das für die Verpackung von High-End-Chips wie CPUs und GPUs verwendet wird. Es wurde von Ajinomoto Co., Inc. entwickelt, gehört zur Kategorie der laminierten Folienmaterialien und wird typischerweise als Innenschicht-Isoliermaterial in Verpackungssubstraten verwendet. Im Diagramm unten ist die „ABF“-Schicht zwischen dem Chip und der Leiterplatte positioniert. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Rechenleistung des Chips, desto mehr ABF-Material ist erforderlich, um seine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.
(4) Keramik
Zu den gängigen Keramikmaterialien gehören Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AlN), Berylliumoxid (BeO) und Siliziumkarbid (SiC), die relativ frühe laminierte Materialien darstellen. Keramische Materialien werden zunächst zu Pulver verarbeitet, wobei durch Mahlen und andere Verfahren Partikel geeigneter Größe erhalten werden. Anschließend werden sie geformt, metallisiert, laminiert, geschnitten, bei hohen Temperaturen gesintert, geschliffen und poliert sowie einer Nickel- und Goldbeschichtung unterzogen. Aufgrund ihrer gewissen Sprödigkeit eignen sie sich für Chipprodukte, die eine hohe Frequenz, hohe Leistung und hohe Zuverlässigkeit erfordern.
4. Arten von Materialien für flexible Substrate
Gängige flexible Substratmaterialien: PI (Polyimid), PEEK (Polyetheretherketon), PET (Polyester), PDMS usw.
Vorteile: Besitzt ausreichende Flexibilität und Biegefähigkeit; leicht und kostengünstig. Nachteile: Der Herstellungsprozess ist relativ komplex und anspruchsvoll; erhebliche Verformungsprobleme; Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) unterscheidet sich erheblich von anderen Materialien (z. B. Lötmaskenschichten).
