埋置無源元件和有源元件技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、埋置無源元件和有源元件技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2009年JPCA最熱門的是那些埋置（嵌入，內(nèi)藏）無源器件（embeddedpassivedevices，EPD）和埋置有源器件（embeddedactivedevices，EAD），并實(shí)現(xiàn)3D封裝的展位。許多大型印制線路板制造商和與之相配的二線廠商都針對(duì)印制線路板埋置元器件技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)表了推介演講。自20世紀(jì)60年代提出的元器件嵌入印制線路板概念之所以在40余年后發(fā)生技術(shù)“爆發(fā)”，主要基于下

2、述幾個(gè)原因：必要性。便攜設(shè)備的大量出現(xiàn)需要進(jìn)一步輕薄短小化，提高封裝密度；高頻應(yīng)用需要短布線，減少寄生效應(yīng)；高可靠性要求少焊點(diǎn)，牢固鍵合?？赡苄浴６鄬踊宓陌l(fā)展提供了合適的載體；高密度封裝實(shí)踐（特別是3D封裝）積累了有益的經(jīng)驗(yàn)；微互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展提供了足夠的技術(shù)支撐?，F(xiàn)實(shí)性。簡約工藝的采用提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，而且提供了可靠的質(zhì)量保證。針對(duì)埋置無源元件和有源元件的技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，作簡單介紹。1元器件嵌入基板技術(shù)的提出、實(shí)現(xiàn)和

3、發(fā)展1.1開發(fā)歷史和現(xiàn)狀開發(fā)歷史和現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代后期，以美國為中心，藉由在印制板內(nèi)部形成電阻及電容，開始了代替?zhèn)鹘y(tǒng)片式元件的埋置方式的探索。當(dāng)時(shí)的應(yīng)用對(duì)象是針對(duì)微機(jī)等中，為了確保信號(hào)的匹配性，需要采用大量的終端電阻及旁路電容。采用埋置電子元器件的安裝價(jià)格及庫存管理價(jià)格；由于電子元器件在印制線路板內(nèi)部形成，可在表面安裝另外的部件，由此可提高整體實(shí)裝密度；由于焊料鍵合點(diǎn)數(shù)減少，可提高焊料（特別是無鉛焊料）鍵合的可靠性等。此后，伴隨著電

4、子回路的高速化，有源元件與無源元件之間回路部分產(chǎn)生的浮游（寄生）電感問題日益凸現(xiàn)。由于三維元器件配置可有效縮短回路長度，因此元器件嵌入技術(shù)從20世紀(jì)90年代后半期重新引起人們的關(guān)注。實(shí)際上，關(guān)于有源芯片嵌入印制板的概念，早在1968年就由Philips公司以專利的形式提出。但是，受到當(dāng)時(shí)的技術(shù)所限，難以做進(jìn)一步的開發(fā)。20世紀(jì)90年代后半期，芬蘭工業(yè)大學(xué)的研究組以“IntegratedModuleBoard”的名稱發(fā)表了他們的研究成果。

5、幾乎在同一時(shí)期，柏林工業(yè)大學(xué)和夫瑯和費(fèi)（FraunhoferIZM）的研究組開發(fā)出稱之為“ChipinPolymer（CIP）”和“FlipChipinFlex（FCF）”的更進(jìn)一步的埋置技術(shù)。在歐洲，過去幾年中一直在進(jìn)行關(guān)于印制板內(nèi)部直接埋置芯片，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)功能集成可能性的研究。歐盟向“HIDINGDIES”和“SHIFT”計(jì)劃提供經(jīng)費(fèi)資助，使業(yè)界和學(xué)會(huì)的專家組成各種各樣的組合，通過形成合作伙伴，構(gòu)成高度集成的穩(wěn)定的技術(shù)平臺(tái)。通過埋

6、置元器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)功能集成的優(yōu)點(diǎn)是：（1）布線簡化，長度縮短；（2）焊點(diǎn)數(shù)量減少，可靠性提高；（3）寄生效應(yīng)減少，電氣性能提高。然而，在日本，上述問題沒有像歐、美那樣表面化，而且僅限定在電阻和電容的形成技術(shù)及材料等，加之受專利限制，從而沒有被注目。但是，進(jìn)入21世紀(jì)，由于信號(hào)高速化、小型化要求的部件實(shí)裝密度的提高，機(jī)器設(shè)備、電子部件廠商以及印制線路板廠商等都對(duì)元件嵌入技術(shù)給予密切關(guān)注。在日本，不僅像美國那樣在印制線路板內(nèi)部形成部件功能，

7、而且開發(fā)了將現(xiàn)有的片式元件嵌入印制線路板的工藝，進(jìn)一步，不僅是無源元件嵌入，還開發(fā)了有源元件（LSI等）的嵌入技術(shù)。在美國，一般稱部件嵌入技術(shù)為EPD（EmbeddedPassiveDevices，無源部件埋置），而在日本，部件嵌入還包括有源器件嵌入Chipinboard，ChipinFlexRF天線模塊臺(tái)灣地區(qū)AdvancedPackagingTechnologyAlliance先端半導(dǎo)體封裝的開發(fā)（含元器件嵌入技術(shù)）存儲(chǔ)器模塊藍(lán)牙模

8、塊其他TSMC，UMC，MXIC，ASE，OSE，SPIL，ChipMos，MEGIC，Compeq，Nanya，Unimicron，PPT，Mitac，F(xiàn)oxConn，TongHsing，Quanta，Arima，Wistron等34家廠商，工業(yè)技術(shù)研究院SIPOS（SystemIntegrationPlatfmganizationStards）天線嵌入高周波電子設(shè)備的開發(fā)手機(jī)，SiP，其他九州ミツミ，京セラSLCテクノロジー，平井精

9、密，ケイレツクス，その他日本EWLP財(cái)團(tuán)在印制線路板內(nèi)埋置WLCSP的嵌入技術(shù)的開發(fā)手機(jī)，SiP，其他カシオ計(jì)算機(jī)，イビデン，日本シイエムケイ，京セラSLCテクノロジー，新光電氣工業(yè)，TNCSi，その他1.2EPDEAD技術(shù)的開發(fā)背景技術(shù)的開發(fā)背景進(jìn)入21世紀(jì)，受寬帶通信技術(shù)支持的便攜電子產(chǎn)品迅速普及。如圖1所示，支撐20世紀(jì)后半期的依靠數(shù)字回路的有線信息傳輸，正逐漸過渡到依靠模擬混合信號(hào)的無線信息傳輸。因此，在電子設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)，相對(duì)于有

10、源器件個(gè)數(shù)的無源器件的數(shù)量明顯增加。例如，對(duì)最近的手機(jī)來說，在總的電子元器件數(shù)量中無源元件的數(shù)量已達(dá)到接近95%。應(yīng)此需要，近年來人們一直對(duì)無源元件的陣列化、網(wǎng)絡(luò)化、高集成化，進(jìn)而對(duì)嵌入無源元件乃至無源器件的EPD印制板進(jìn)行積極開發(fā)，因?yàn)檫@對(duì)于系統(tǒng)電子設(shè)備的小型、輕量、薄型化是必不可缺的。圖1EPDEAD技術(shù)開發(fā)的背景技術(shù)開發(fā)的背景進(jìn)入21世紀(jì)，陸續(xù)出現(xiàn)高速元件，到2005年已出現(xiàn)內(nèi)部時(shí)鐘頻率達(dá)20GHz的超高速21世紀(jì)初期超級(jí)計(jì)算機(jī)主

11、機(jī)20世紀(jì)后半期超級(jí)計(jì)算機(jī)主機(jī)數(shù)字邏輯回路有線信息傳輸模擬混合信號(hào)回路無線信息傳輸無源元件的數(shù)量進(jìn)一步增加（無源元件有源元件）總元件的數(shù)量80%~95%陣列化網(wǎng)絡(luò)化高集成度無源元件化嵌入無源元件的印制線路板：EPD（EmbeddedPassiveDevices）無源元件無引線連接無凸點(diǎn)連接嵌入有源元件的印制線路板：EAD（EmbeddedActiveDevices）有源元件MPU：內(nèi)部時(shí)鐘頻率20GHz~高周波模擬元件數(shù)GHz~數(shù)十GH