电子组件立体封装技术(下)

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陶瓷的图案制作
如上所述1行程雷射法利用射出成形组件与铜箔图案界面的化学结合，确保铜箔图案的密着力，不过对化学特性很稳定的陶瓷表面图案制作却很困难。
经过反复试验研究人员发现部份铜薄膜长膜制程的改良，同样可以在陶瓷表面制作铜箔图案，获得其它整合成形立体基板(MID)制程没有的特征。
如图11所示有关陶瓷表面制作铜箔图案，理论上多层陶瓷基板也可行，不过受到铜箔图案位置精度与形状自由度有落差影响，此时整合成形立体基板(MID)反而可以突显它的优势。
有关铜箔图案位置精度，由于制作陶瓷基板时必需经过烧结制程，烧结后的基板会收缩，尤其是陶瓷基板铜箔图案制成后必需经过烧结制程，其结果造成铜箔图案本身也会收缩，因此射出成形组件铜箔图案的位置精度大幅降低，一般只有±50μm左右的精度。
　
多层陶瓷基板是由绿带(green sheet，陶瓷粉末薄片)堆积制成，制程上不易制作凸状与变形组件，相较之下整合成形立体基板(MID)的陶瓷，大多是在压制技术或是陶瓷射出成形(CIM: Ceramic Injection Molded)技术制成，接着再利用雷射加工法制作铜箔图案，因此不论是凸状或是3次元形状都可以制作铜箔图案，换言之陶瓷整合成形立体基板(MID)的铜箔图案位置精度比比多层陶瓷基板优秀，而且可以取得很大的形状自由度。
陶瓷具有高热传导率、低线膨胀率、高耐热性等特征。图12是包含聚醋酸乙烯酯(PPA)在内，各种材料与陶瓷的热传导率比较。
以陶瓷材料而言，一般氧化铝的热传导率是树脂的85倍，陶瓷材料如果使用氮化铝，可以获得比氧化铝高6倍的热传导率。
　
陶瓷材质的整合成形立体基板(MID)，适合应用在要求高散热、高加热炉耐热特性等高辉度LED的贯通芯片封装。
图13是使用陶瓷整合成形立体基板(MID)技术的3芯片LED封装范例；图14是陶瓷整合成型立体基板(MID)的直角方向发光LED封装范例。
上述两范例都是利用Au-Sn胶将贯通芯片，在陶瓷整合成形立体基板(MID)进行晶粒固定(Die Bonding)封装，接着作导线固定与树脂密封，形成所谓的LED封装，本封装技术也支持覆晶封装。
使用陶瓷材质的整合成形立体基板(MID)，具备以下特征分别是：
(1)高热传导率
(2)可制作微细铜箔图案
(3)高形状自由度
图13的3芯片LED封装范例，是将三个超高辉度、数W等级的LED，封装于5mm正方的整合成形立体基板(MID)，实现数百流明(lm)超高照明辉度目标，未来该技术还可以应用在建筑用、照明用(Illumination)，等要求多色度照明的领域。
可以复数封装贯通芯片的复芯片型陶瓷材质整合成形立体基板(MID)，在小型化、热传导性、成本、功能面非常有利，一般认为未来可望成为微电子组件封装主流。
　


今后展望
传感器与半导体等封装市场要求高度微细化、小型化、模块化，整合成形立体基板(MID)必需充分反映市场需求，持续改善加工技术追求更微细化铜箔图案。
最近几年封装技术的变革浪潮中，多层陶瓷与整合成型立体基板(MID)的融合，已经成为全球注目焦点，特别是以往整合成形立体基板(MID)，只能在射出成形组件的表面制作铜箔图案，如果改用多层陶瓷整合成型立体基板(MID)，内层也可以制作铜箔图案。
图15的整合多层陶瓷基板与陶瓷整合成形立体基板(MID)技术的复合式基板，具备以下特征分别是：
(1)以往斜面与侧面无法制作铜箔图案的多层陶瓷，透过整合成型立体基板(MID)技术获得实现，而且还兼具噪讯遮蔽效果与高密度化等多重特性。
(2)实现±30μm铜箔图案位置精度
传统多层陶瓷基板制作铜箔图案后才进行烧结，该烧结制程受到陶瓷特有收缩率影响，出现铜箔图案位置精度不良等问题，此时如果应用整合成形立体基板(MID)技术，可以有效克服上述问题。
今后随着贯通芯片的微细化，势必要求封装的铜箔图案高位置精度，整合成形立体基板(MID)技术变成非常有效封装工法。
(3)多层陶瓷基板可作微细铜箔图案
业者已经开发Line/Space=70/70μm与Line/Space=30/30μm微细铜箔图案制作技术。
　
结语
传统玻璃环氧树脂基板与可挠曲基板等印刷布线基板，只能在基板上、下面作平面性电子组件封装，面临电子机器小型化、薄型化、多功能化时，传统印刷布线基板面临物理极限。
整合成形立体基板(MID)是在树脂材质射出成型组件表面，制作铜箔图案高密度封装电子组件，形成所谓多次元封装模块，因此大幅缩减电子电路的外形尺寸，有效提高封装精度。
一般认为随着整合成型立体基板(MID)技术的普及与周边技术的建立，未来可望成为小型携带型电子机器的主流封装方式。