从BUM看厚膜网版印刷技术的新发展(一)

【来源:http://info.pcbtn.com】【编辑:】【时间: 2006-10-26 9:44:18】【点击:】

一、厚膜释义       在电子封装（Electronic Packaging）工程中的膜电路形成技术可分为厚膜技术与薄膜技术两大类。      所谓“薄膜”，一般由溅射、真空蒸镀、CVD（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积）等方法制作。      所谓“厚膜”，不少专家认为：“按膜厚对膜的经典分类，膜厚小于1 μ m 的称之为薄膜；膜厚大于1 μ m 的则称之为厚膜。”但是，也有不少专家不同意上述论断，他们认为：“应该把膜厚范围在5.08～50.8 μm（0.2～2 mil）的膜称之为厚膜”。同时，在电子学学术界还有的专家说：“厚膜这个术语是由烧结（Sintering，在压力下烧结以网版印刷形式所印刷的金属粉末浆料，使颗粒键合成为一块整体）的膜相对较厚得来的。”      归纳上述几种对厚膜定义的结论，无外乎是厚膜一定要达到某一种厚度或者厚膜一定要经过“烧结”（亦称为“烧成”），或者二者兼而有之。      二、新厚膜新网印      也许，专家们站在电子封装这个角度以膜厚或烧结与否来定义厚膜技术并无不妥；然而，在无数高新技术接纳并应用厚膜网版印刷技术的今天，以上关于厚膜技术的诠释似乎显得滞后并且有许多方面值得商榷。      首先，膜厚多少为厚膜至今尚无定论，电子封装工程的专家们对厚膜的界定依然是众说纷纭、莫衷一是。      其次，在电子封装工程的制造技术中，网版印刷的膜厚小于5.08 μ m（0.2 mil）的产品频频出现；如果以5.08～50.8 μ m 作为界定厚膜技术的标准，那么，小于5.08 μ m 的膜厚则应该属于薄膜，但是，实际上不是这样。      第三，诚然，在厚膜成膜技术中，网版印刷的浆料[非常有意思的是，在国外微电子学界关于“浆料”的两种解释都与网版印刷技术相关，＊“浆料（Slurry），由固体、结合剂和溶剂的混合物制造的黏稠糊状物，用于制造厚膜混合电路使用的可网版印刷的材料（ink）。＊“浆料（Paste），可网版印刷的厚膜材料，与Composition和ink是同义词]与基板要多次地经过500 ℃以上乃至1 800 ℃的高温共烧（Cofiring，通过同时烧结的办法加工厚膜导体和电阻），有时这种“共烧”居然会重复五六次之多，这种极具特色的厚膜网版印刷工艺真正可以称之为网印奇观。然而，并非一切厚膜的电子产品都一定要经过共烧这一工艺程序，例如在新的PCB制作技术中的BUM（Build-up bultplay board，积层多层板）技术、B2it（Buried bump interconnectiontechnology，预埋凸块互连技术）、ALIVH(Any layer inner via hole structure，任意层内互连孔结构)等厚膜网版印刷技术所形成的厚膜电路、厚膜导电凸块及厚膜绝缘介质层均是无须高温烧结的。      也许，最好也是最容易最简单区分厚膜与薄膜的要素应该看他们使用的是什么工艺。从广义上讲，在电子封装领域，在积层多层板制造领域，在混合微电子学领域以及SMT 领域，凡是以网版印刷技术所形成（淀积）的膜都可以称为厚膜，厚膜技术说到底就是先进的电子制造（Elecrtonic Manufacture）技术中的网版印刷技术。      应该说，这样一种宽泛的对于厚膜技术的定义实际上是极大地丰富了厚膜技术的内涵，这种简单明了的界定方法概括了普通基板、包括BUM 在内的PCB、模块基板等几大类基板以及混合微电路技术中的膜（混合微电路亦称厚、薄膜电路）的形成技术和SMT 所形成的膜技术，而这种新的对于厚膜技术的诠释正体现了现代电子制造业和厚膜网版印刷技术的实际及与时俱进。      1.PCB 与厚膜      （1）在很多年之前，电子工业界就将以网版印刷技术参与制造的印制电路板制造工艺称为“湿膜”（工艺）。而对于BUM、B2it、ALIVH 技术中以网版印刷所形成的“膜”，印制电路板业界早已经是直截了当地称之为“厚膜”了。      （2）PCB 封装端子的新功能与厚膜PCB 从安装基板向封装载板发展，元器件的片式化和集成化，BGA（球栅阵列）、CSP（芯片级封装）和MCM（多芯片模块）的日益流行，要求PCB封装端子微细化、封装高集成化，同时也要求基板承担新的功能，出现埋置元件印制板，以适应高密度的组装要求。      随着系统的高速化，PCB 阻抗匹配成为重要问题，根据信号速度和布线长度不同，要求失真降到10% 或5% 以下，甚至3% 以下。      为满足CSP 和倒装芯片封装（FC）的发展需要，需要使用具有内导通孔（IVH）结构的高密度P C B ，现在采用的积层法多层工艺的网版印刷/ 厚膜工艺就是实现低成本量产化的IVH 结构的P C B 。      为满足精细端子间距的CSP 和FC 封装发展的需要，在今后的PCB 导体图形微细化技术目标确定为：最小线宽/ 间距为25 μ m /25 μ m，布线中心距50 μ m，导体厚度5 μ m 以下。事实上，在今天的高精细端子间距的PCB 导体图形的制作中，厚膜网版印刷技术是最经常使用的工艺制造技术，特别像倒装芯片，C4（Controlled Collapse ChipConnection，可控焊料塌陷技术或焊料凸点技术）技术及其PCB 载板，它们之间不仅全都使用网版印刷工艺，而且网印版（金属模版亦有称钢版）的制作方式、工艺技术参数都极其一致。除此之外，这一类精细端子间距的网版印刷机作业都会选择同为高精度甚至是同一种型号同样具有批量挤压印刷（亦称真空挤压印刷）的高端网版印刷机。      2.电子基板与厚膜      1999 年日本印制电路工业会（JPCA）将几十年称谓的“印制电路板”（Printed circuit board，PCB），改称为“电子基板”（Electric substrate）。新定义的电子基板并非只是印制电路板改了一个名称那么简单，电子基板按其结构可分为普通基板、印制电路板、模块基板几大类。其中PCB在原有双面板、多层板的基础上，近年来又出现积层多层板；模块基板是指新兴发展起来的可以搭载在PCB 之上，以BGA、CSP 、TAB 、MCM、SIP 为代表的封装基板（Package Substrate，简称PKG 基板）。从“印制电路板”到“电子基板”这一定义、概念上的改变，反映出印制电路板产业正在市场、产品结构上发生巨大转变，其中封装基板已被提到突出地位。

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