增层HDI电路板的发展历史

文章来源：作者：龚爱清查看手机网址

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人气：5320发布日期：2016-07-21 08:59【大中小】

一、解决HDI电路板密度的问题

环氧树脂增层HDI电路板最初开发的目的是为了解决多层印刷电路板线路密度不足的问题所发展出来的技术。

自1964年IBM发表SYSTEM/360的四层玻璃纤维环氧树脂多层电路板以来，随着大型电脑的发展，为了增加电路板封装密度，只能将电路板的层数增加的越来越多。但是在电路板制程技术上都是利用浸有环氧树脂的玻璃纤维布与铜箔叠层形成多层印刷电路板，因此除了层数增加之外几乎没有任何改变。由于一味地增加印刷电路板的层数终究有其极限，因此如果要大幅提升电路板的封闭密度，势必要开发新制程和新电路板结构。

事实上增层结构的概念在半导体晶片中早已经使用很久了，因此为了提升电路板封闭密度，便将半导体晶片中所使用的层间线路结构应用到电路板中以提高电路板的封装密度。为了达到这样的技术要求、提高技术的可行性及成本的考量下，当初在开发这项技术时便尽量选择当时现有的技术、设备和材料来开发这项新的电路板技术，以降低开发成本和时间。SLC计划便在这样的前提下开始。

二、SLC开发计划

SLC计划自1985年12月开始。1986年1月完成基本构想，同年的5月完成开发预算的审查并开始执行。计划一开始主要的重点是绝缘层树脂的选择，当时可选择的对象包括环氧树脂、聚亚醯胺、聚脂、酚醛树脂等。基于成本及可靠性等的考量最后选择环氧树脂作为绝缘层材料。由于当时感光性环氧树脂在印刷电路板上的应用技术已经非常成熟，因此选择环氧树脂的好处是可以避免开发新材料。至于防锡漆材料的选择则自1987年开始，约有11种材料左右可供选择。

由于是以当时既有的材料和设备为前提下开发新的电路板技术，因此不需要额外开发新材料和新设备，所以可以很快地完成新产品的开发工作。自1987年开始两年内便完成产品开发工作，并于1990年成功地将产品应用于个人电脑的微处理器基板上并取得产品认证。

三、裸晶封装计划的历史

1988年8月美国康乃迪克州的IBM开发及基础研究中心聚集36名专家探讨裸晶封装的可行性。由于可预期的是裸晶封装将是未来发展的主要趋势之一，因此该会议在三周的期间内主要讨论裸晶封装技术的基板选择和各种成本比较等。

会议的结论中关于基板的选择主要以矽基板和氟系树脂为主。利用矽基板的好处是矽基板热膨胀系数与矽晶片相同，因此较容易进行覆晶片封装。氟系树脂基板的介电常数低因此适合高速传输讯号所使用的基板。除了上述两种基板之外，也有人提议使用野州研究现有印刷电路板技术开发的SLC基板。矽基板后来由于利用半导体制程所形成的导线电阻太高，而且制作成本太高难以达到实用化，后来便中止研究开发的工作。而高密度氟系树脂基板由于制程困难，因此目前也不常见。不过矽基板在MCM技术的增层电路板应用上倒是占有相当重要的地位。

SLC开发中相当重要的技术之一便是覆晶封装技术。1985年时陶瓷基板仍然是高密度封装的主流，之后随着低成本化，QFP和TAB等逐渐发展起来。图1.4为QFP，图1.5为TAB封装。由于封装尺寸缩小的趋势发展的很快，在50mm见方的QFP中必须能容纳300个I/O接脚，而下一代的TAB封装技术也要求能达到256个接脚，在技术上和成本上都受到很大的压力。因此如果能在高密度封装上继续使用陶瓷基板时，封装成本基到会超过半导体基板的成本。所以随着半导体晶片集积度的增加必须开发新的低成本封装方式。

在如何降低半导体晶片的构装成本要求下，出现了在环氧树脂电路板上进行裸晶封装的技术。由于这个技术结合了SLC和FCA的技术，因此可以达到轻薄短小、高密度、低成本的封装要求，并迅速地应用于笔记型电脑的封装中。图1.6是1985年当时SLC开发计划中预想五年后将产品应用于笔记本电脑中的想像图。而利用FCA技术所开发使用FR4基板的1M位元记忆体晶片模组SIMM见于1989年开发完成。