加成制造技术在嵌入式电子的应用

朱洁乐

摘要：随着经济的发展和科技的进步，对于集成电路嵌入式高密度封装的研究日趋广泛，一般来说CL技术、CIP技术、MB技术和奥克姆技术是常见的嵌入式技术，这些技术一般都应用了加成电子制造技术。嵌入式电子加成制造技术因为不需要进行焊接，同时不需要高温回流工艺，属于绿色制造技术，发展前景良好。

关键词：加成技术；嵌入式；电子制造

传统的集成电路一般是晶圆尺寸封装和芯片尺寸封装，当前已经逐步转变到了系统封装和多芯片模块封装，将PCB技术和嵌入式基板技术结合起来，能进行高密度的三维互连，将互连线长度缩短，将电气可靠性和性能提高，这是高密度封装的重要发展趋势。集成电路嵌入式高密度封装在近年来得到了广泛的关注，其中CL技术、CIP技术、MB技术和奥克姆技术是常见的嵌入式技术，它们一般采用的是加成电子制造技术。加成制造技术指的是通过电镀、化学镀、印刷和填充等方式在非导体材料上加上导体材料，以此来得到电路图形。加成工艺根据是否需要进行蚀刻，又分成全加成和半加成两种工艺，全加成是电路图形不需要通过蚀刻工艺就能得到的工艺，半加成指的是电路图形先进行化学镀然后进行蚀刻得到的工艺。[1]相比较而言，全加成制造技术更加的绿色环保，同时工艺也更加简单，其优势已经逐渐显露出来了。

1加成制造技术

1.1CIP技术

CIP技术是使用低成本的PCB工艺来进行封装，用标准的PCB工艺来作为埋入工艺，因此封装时可以在很大的基板上进行，制造成本能得到降低。同时还能将SIP模块和MOSFET芯片等埋入。在CIP封装的过程中，在基板上贴装裸片，然后将芯片用介质材料进行包封，工艺流程如下图1所示：

图1CIP工艺流程图

1.2CL技术

对于CL技术来说，它的核心思想是将和芯片厚度相同的槽体蚀刻在基板上，然后安置芯片于其中，工艺流程如下所示：先将双层覆铜基板做为核心基板；基板上的图形电路可以通过光刻掩模技术来完成，在基板上用旋涂法进行积层，通过光刻来实现微孔；微孔的金属化可以通过电镀工艺或是化学镀来完成；旋涂法积层可以反复利用，通过对旋涂速度的控制，来对积层高度进行控制，芯片槽体可以通过光刻技术来完成，芯片要和芯片槽体高度一致，芯片要比槽体的横向窄，这样才能将芯片放入；电路图形和微孔金属化可以通过化学镀和电镀来完成；在芯片槽体中放置芯片可以通过贴片机来完成；对于槽体周围的空隙可以用树脂进行填充，芯片如果有着较大的散热，可以将热沉安置在芯片上。使用该工艺具有非常明显的优势：首先，因为工艺良好，所以成品率很高，缺陷少。在埋入芯片后没有过多复杂的工艺，所以不会损坏芯片；其次能进行返修，下填料和塑封材料都选择的非常合适，同时还采用了可返修互连工艺，因此可以用返修替代有缺陷芯片；再次，有着良好的互连电性能，互连如果是短距离的，它的电气性能更好，同时可靠性更强，导电性更高，封装体积也由此得到了缩小；最后，较强的散热能力，芯片的背面一般来说会直接连接到热沉上或是暴露在空气中，散热效果良好，还可以使用散热板来将散热效果增强。[2]

1.3奥克姆技术

对于奥克姆技术来说，它指的是逆序加成制造技术，在基板中埋入封装好的无源元件和集成电路，然后通过金属化来互连电路。奥克姆技术使用的并非是传统的焊料而是简化了的电子产品制造工艺。这样制造出的电子产品相较于传统的导电胶产品可行性和可靠性更高。同时，当前使用的电子制造工序与此是截然相反的，也就是先将无源元器件和芯片放置好再布线。使用该种工艺封装更加的可靠、密度更高、可靠性更强，对环境也不造成污染。

1.4MB技术

MB技术又被成为CIP技术，它指的是在电路板中埋入有源元件，以此来进行高密度的互连，该技术能有效将互连长度缩短，同时将电气性能提高。全加成制造工艺可以通过该技术来实现，先将槽穴形成在电路板上；然后在槽穴上放置上有源元件、塑封芯片；将临时基板去除并将其翻转；光刻成孔；将孔金属化以此来形成电路。对于MB技术来说，它能将互连达到高密度，存在的问题是工艺增加，制造成本提高，不能更好地进行电路设计。当前已经应用于生产中，但是只能使用在一些高性能的电路板中。[3]

2加成制造工艺方法

电路图形的形成、互连过孔形成工艺、绝缘树脂形成工艺是加成电子制造工艺中的三个主要工艺。涂覆和旋涂工艺是绝缘树脂形成工艺的主要形成方法。光致成孔、激光成孔、等离子体蚀孔是互连过孔形成工艺的主要形成方法。一般用碳纳米管、焊料、导电浆料等方法来填充互连过孔，但是比较常用的填充方法是金属化工艺，因为电路图形金属化可以和金属化工艺一起形成。形成电路图形的方法主要是全加成法和半加成法。

2.1互连过孔形成工艺

2.1.1激光打孔

对于奥克姆技术和CIP技术来说，都是通过激光打孔的方式来进行互连过孔。激光打孔指的是用激光来对绝缘层进行烧蚀以此来成孔。UV激光器、CO2激光器和固态激光器是常见的激光器，对于这些激光器来说，它们的使用原理是相似的，同时也各自具有自身的使用优势。当前，对于积层多层板的微过孔需求日趋增加，同时需要不断改进和完善CO2加工方法，CO2激光器的使用也是日趋广泛。CO2激光器具有较小的能量，铜箔是穿透不了的，因此应用于加工工艺打孔是特别适合的。紫外光谱区是UV激光器的主要工作区域，具有较小的激光光点，但是具有很大的能量，可以轻松穿透玻璃布和铜箔，因此成孔，用这些激光器可以加工直径很小的小孔，比如直径为25μm的小孔。

2.1.2光致成孔

对于MB技术和CL技术来说，它们所采用的都是光致成孔的方式来进行互连过孔。在板上涂覆和贴压液体感光树脂或是感光膜，然后通过图像转移技术进行显影和曝光，采用这样的方法来形成微过孔就是光致成孔。由此反复多次就形成了积层多层板。光致成孔成本很低，同时一次成孔的产量较高，这是其主要特点。缺点是小孔的孔径需要大于0.09毫米，显影相对不干净。光敏胶是一种既能起到光刻胶的作用，又能作为绝缘介质使用的材料，应用前景广泛，同时也开拓了光致成孔的新天地。但是，价格相对较贵，因此其应用受到了限制。

2.2电路图形

全加成法和半加成法是加成工艺中常见的形成电路图形的方法，电路图形的形成一般采用的是铜金属化的方式。半加成法一般应用于MB技术、CL技术和CIP技术及奥克姆技术，因为这种工艺更加成熟，所以由其制造的电子产品也就具有更高的可靠性。半加成法指的是电路图形是在直接电镀或是增厚电镀层的方式上形成的，使用该种方法需要对铜层进行蚀刻，所以会降低侧壁的轮廓形状。侧壁的轮廓和干膜光阻剂的解析度对精细线路的形成有着重要的影响。对于半加成工艺来说，适合电路宽度为10μm线宽的线路。蚀刻工艺和干膜光阻剂的解析度影响到了其进一步发展。当前化学方法活化是全加成法常用

的方法，也可用激光活化法来代替，它能将工艺大大简化，同时还可以将原材料节约，将制造成本降低。[4]

3结论

嵌入式基板技术包括奥克姆技术、MB技术、CL技术和CIP技术四种，这是电子制造的一个新思路，因为制造电子时可以在低温下进行加工，不需要进行高温回流，所以能更好地满足高密度封装的要求，具有更优异的性能和可靠性。

参考文献

[1]吴丰顺.逆序电子组装技术[J].电子工艺技术.2008，（29）:187-191.

[2]杨振国.印制电路板绿色低成本制造新技术[J].电子电镀及表面处理学术交流会论文集．2013，（11）.

[3]朱伟.嵌入式电子校准技术在天馈线测试仪中的应用[J].国外电子测量技术．2014，（04）.

[4]徐青松.一种应用于全印刷电子沉铜催化浆料制备及其应用[J]．印制电路信息．2012，（04）.

[5]罗头平.嵌入式电子加成制造技术[J].电子工艺技术．2010，（03）.