สารตั้งต้น IC แพ็คเกจ LGA

หัวใจของเศษที่ล้ำสมัยคือซับสเตรต, ขนาดเพียงเล็บมือแต่กลับถูกสับเปลี่ยนด้วยวงจรที่ซับซ้อนนับหมื่น, ควบคุมประสิทธิภาพและความเสถียรของทั้งระบบอย่างเงียบๆ.

ที่ พื้นผิวแพ็คเกจ IC เป็นผู้ขนส่งหลักในบรรจุภัณฑ์ชิปเซมิคอนดักเตอร์. มีหน้าที่สร้างการเชื่อมต่อสัญญาณไฟฟ้า, การส่งพลังงาน, การสนับสนุนทางกายภาพ, การกระจายความร้อน, และการป้องกันระหว่างดายเซมิคอนดักเตอร์กับภายนอก แผงวงจรพิมพ์ (พีซีบี). ประสิทธิภาพจะกำหนดความสมบูรณ์ของสัญญาณของชิปโดยตรง, ประสิทธิภาพเชิงความร้อน, และความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย.

พื้นผิว IC ที่ใช้ LGA (อาร์เรย์กริดที่ดิน) การบรรจุหีบห่อ, ด้วยการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของแผ่นรองแบบแบนที่ด้านล่าง, กำลังกลายเป็นตัวเลือกที่สำคัญสำหรับประสิทธิภาพสูง, บรรจุภัณฑ์ชิปความหนาแน่นสูง.

01 ภาพรวมผลิตภัณฑ์: คำนิยาม & ข้อมูลจำเพาะหลัก

สารตั้งต้นของแพ็คเกจ IC, มักเรียกว่าผู้ให้บริการ IC, เป็นวัสดุหลักที่มีมูลค่าสูงสุดในกระบวนการบรรจุชิป. มันทำหน้าที่เป็นตัวแปลและเชื่อมระหว่างโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ของดายเซมิคอนดักเตอร์และโลกมหภาคของวงจร PCB.

เพียงแค่ใส่, ผ่านวงจรไมโครที่มีความแม่นยำภายใน, มันจะแปลงและขยายแผ่นอิเล็กโทรดที่อัดแน่น (ในระดับไมครอน) บนแม่พิมพ์จนถึงระดับที่เหมาะสมสำหรับการบัดกรีและการเชื่อมต่อกับ PCB หลัก.

LGA IC Substrate จาก UGPCB เป็นผู้ให้บริการเชื่อมต่อระหว่างกันระดับไฮเอนด์ที่ออกแบบมาเพื่อความหนาแน่นสูงโดยเฉพาะ, ชิปประสิทธิภาพสูง. ข้อมูลจำเพาะหลักของรุ่นพื้นฐานจะกำหนดขอบเขตความสามารถ.

ตารางด้านล่างนี้สรุปพารามิเตอร์ทางกายภาพและทางไฟฟ้าที่สำคัญของผลิตภัณฑ์อย่างชัดเจน:

จุดเด่นของบรรจุภัณฑ์ LGA คือการจัดเรียงแผ่นโลหะแบน (ที่ดิน) ในอาร์เรย์ทั้งหมดหรือบางส่วนที่ด้านล่างของวัสดุพิมพ์, ตรงข้ามกับลูกประสานของ BGA (อาร์เรย์กริดบอล).

การออกแบบนี้ให้การควบคุมระนาบร่วมที่ดีขึ้นและเส้นทางไฟฟ้าที่สั้นลงเมื่อบัดกรีเข้ากับ PCB, ได้รับประโยชน์จากการส่งสัญญาณความถี่สูงและความเร็วสูง.

02 เจาะลึกทางเทคนิค: โครงสร้าง, ออกแบบ & หลักการทำงาน

สารตั้งต้น LGA IC เป็นผลงานทางวิศวกรรมระบบไมโครที่ซับซ้อน. โดยทั่วไปโครงสร้างหลักจะประกอบด้วย, จากบนลงล่าง: พื้นที่ติดแม่พิมพ์ (สำหรับการเชื่อมต่อ Flip Chip หรือ Wire Bond), เลเยอร์การกำหนดเส้นทาง HDI หลายชั้น, ส่วนประกอบแฝงที่ฝังอยู่ (ไม่จำเป็น), และอาร์เรย์แพด LGA ด้านล่าง.

โฟกัสการออกแบบ มุ่งเน้นไปที่การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ภายในพื้นที่ขนาดเล็ก. ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ 40μm และระยะห่าง 100μm เป็นกฎการออกแบบหลัก, จำเป็นต้องมีการคำนวณที่แม่นยำสำหรับความสามารถในการรองรับกระแสไฟ, การควบคุมความต้านทาน, และสัญญาณครอสทอล์ค.

เทคโนโลยีการฝังตัว คือทิศทางการออกแบบระดับแนวหน้า. มันเกี่ยวข้องกับการฝังส่วนประกอบแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ, หรือแม้แต่ IC ก็ตาย, โดยตรงภายในชั้นวัสดุพิมพ์. ซึ่งจะทำให้เส้นทางวงจรสั้นลงอย่างมาก, ปรับปรุงประสิทธิภาพทางไฟฟ้า, ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ, และประหยัดพื้นที่ผิว.

หลักการทำงาน สามารถเปรียบได้กับทางแยกทางหลวงสำหรับสัญญาณและพลังงาน. สัญญาณที่สร้างโดยชิปจะเข้าสู่ชั้นบนสุดของวัสดุพิมพ์ผ่านทางไมโครบัมเปอร์หรือสายไฟสีทอง. จากนั้นจะถูกกระจายอีกครั้งและถูกส่งผ่านความซับซ้อนของวัสดุพิมพ์, วงจรหลายชั้นก่อนที่จะถูกส่งไปยัง PCB ของเมนบอร์ดอย่างเสถียรและมีประสิทธิภาพผ่านทางแผ่น LGA ด้านล่าง.

ตลอดกระบวนการนี้, การสูญเสียอิเล็กทริกต่ำของวัสดุพิมพ์เอง, ความต้านทานที่มั่นคง, และประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยมเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการบิดเบือนของสัญญาณ, การลดทอนพลังงาน, และชิปมีความร้อนสูงเกินไป.

03 วิทยาศาสตร์วัสดุ: ที่ “เนื้อ & เลือด” ของพื้นผิว

แหล่งที่มาของประสิทธิภาพของซับสเตรตนั้นอยู่ที่วัสดุที่เป็นส่วนประกอบ. วัสดุหลักของพื้นผิวของเราคือ SI165, ลามิเนตที่ใช้เรซินอินทรีย์ประสิทธิภาพสูง. ในโดเมนซับสเตรตของ IC, ลามิเนตเป็นส่วนประกอบที่มีต้นทุนสูงที่สุด, โดยทั่วไปแล้วจะคิดเป็นมากกว่า 30% ของต้นทุนทั้งหมด. คุณสมบัติเป็นตัวกำหนดระบบไฟฟ้าของซับสเตรต, ความร้อน, และสมรรถนะทางกล.

ลามิเนตออร์แกนิกระดับไฮเอนด์หลักในปัจจุบัน ได้แก่:

• BT (บิสมาเลอิไมด์ ไตรอาซีน) เรซิน: ถือมากกว่า 70% ส่วนแบ่งการตลาดทั่วโลก. ขึ้นชื่อเรื่องการทนความร้อนสูง, โมดูลัสสูง, และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ (ซีทีอี), มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์ชิปหน่วยความจำ.

• ABF (ฟิล์มกันรอย อายิโนะโมะโต๊ะ): จัดจำหน่ายโดยอายิโนะโมะโต๊ะของญี่ปุ่นเป็นหลัก. เหมาะสำหรับชิปลอจิกระดับไฮเอนด์ (ซีพียู, GPU) เนื่องจากฉนวนที่เหนือกว่าและความเหมาะสมสำหรับการสร้างลวดลายที่ละเอียดมาก.

นอกเหนือจากแกนลามิเนต, ฟอยล์ทองแดงก่อให้เกิดร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, ใช้พรีเพกพิเศษในการเคลือบ, ในขณะที่ หน้ากากบัดกรี PSR-2000 BL500 และ ผิวเคลือบเอเนพิก สร้างเกราะป้องกันและบัดกรีขั้นสุดท้าย.

พื้นผิว LGA ที่มีความแม่นยำสูงเป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับการย่อขนาดชิปและการเพิ่มประสิทธิภาพ, มีความหนาแน่นของสายไฟภายในสูงกว่า PCB มาตรฐานมาก.

04 ศิลปะการผลิต: การเดินทางจากวัตถุดิบสู่ส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ

การผลิตสารตั้งต้น IC ถือเป็นส่วนที่ซับซ้อนและต้องการความแม่นยำมากที่สุด การผลิต PCB. ในขณะที่โฟลว์กระบวนการหลักมีความคล้ายคลึงกับมาตรฐาน การผลิต PCB หลายชั้น, การควบคุมที่แม่นยำมีความเข้มงวดมากขึ้นอย่างมาก.

กระบวนการสำคัญ ได้แก่ การสร้างภาพชั้นใน, การเคลือบ, การเจาะด้วยเลเซอร์/เครื่องกล, การทำให้เป็นโลหะของรู, การถ่ายภาพชั้นนอก, การตกแต่งพื้นผิว, การประยุกต์ใช้หน้ากากประสาน, และการทดสอบเส้นทาง/ไฟฟ้า.

เพื่อให้ได้ความกว้างของเส้นระดับ40μm, การผลิตส่วนใหญ่ใช้ กระบวนการกึ่งเติมแต่งที่ดัดแปลง (mSAP). กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการฝากทองแดงเคมีบาง ๆ ไว้บนลามิเนต, การชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่ต้องการ, และกัดทองแดงบางๆ ส่วนเกินออกไปในที่สุด. ซึ่งจะทำให้ได้เส้นที่ละเอียดกว่าวิธีการลบแบบดั้งเดิม.

เทคโนโลยีการขุดเจาะ ก็มีความสำคัญเช่นกัน. สำหรับไมโครเวียระดับ 100μm, การเจาะเชิงกลถึงขีดจำกัดแล้ว, ทำให้มีความแม่นยำสูง การเจาะด้วยเลเซอร์ จำเป็น. สามารถสร้างให้เล็กลงได้, จุดแวะตาบอดและฝังที่แม่นยำยิ่งขึ้น.

การตกแต่งพื้นผิวของ ENEPIG เป็นขั้นตอนสุดท้ายที่สำคัญ. มันจะสะสมนิกเกิลตามลำดับ, แพลเลเดียม, และทอง, มอบประสิทธิภาพการบัดกรีและความน่าเชื่อถือระดับสูงสุดสำหรับแผ่น LGA.

อัลที: แผนภาพแบบง่ายที่แสดงขั้นตอนของกระบวนการกึ่งเติมแต่งที่ได้รับการปรับปรุง (mSAP) สำหรับการสร้างเส้นวงจรที่ละเอียดเป็นพิเศษ.

05 สเปกตรัมการใช้งาน: ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมที่หลากหลาย

วัสดุพิมพ์ LGA IC ไม่ใช่สำหรับผลิตภัณฑ์เดียว. เป็นส่วนประกอบหลัก, พวกมันถูกรวมเข้ากับหัวใจของระบบอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงเกือบทั้งหมด.

ภูมิทัศน์แอปพลิเคชันสามารถแมปได้อย่างชัดเจนโดยพิจารณาจากประเภทชิปที่ให้บริการและแอปพลิเคชันปลายทาง:

• คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง (HPC): ซีพียู, GPU, FPGA. ภาคนี้ต้องการวัสดุพิมพ์มากที่สุด, ต้องการวัสดุ ABF, ความหนาแน่นของเส้นทางที่สูงมาก, และสมรรถนะความเร็วสูงที่ยอดเยี่ยม. บรรจุภัณฑ์ LGA แพร่หลายในชิปขนาดใหญ่เหล่านี้.

• ชิปหน่วยความจำ: แดรม, แฟลช NAND. โดยทั่วไปแล้วจะใช้ซับสเตรตวัสดุ BT ที่โตเต็มที่. ความต้องการอันมหาศาลทำให้สิ่งนี้เป็นแกนนำของตลาดวัสดุพิมพ์.

• การสื่อสาร & RF: 5โมดูล RF G/6G, เพาเวอร์แอมป์. ต้องการวัสดุพิมพ์ที่มีการสูญเสียน้อย, ลักษณะความถี่สูง.

• เซนเซอร์ & mems: เซ็นเซอร์รับภาพ, หน่วยวัดแรงเฉื่อย, ไมโครโฟน. วัสดุพิมพ์ต้องเป็นไปตามรูปแบบบรรจุภัณฑ์เฉพาะและข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือ.

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ & AI: ชิปขับขี่อัตโนมัติ, ตัวเร่งความเร็ว AI. สาขาการเติบโตที่กำลังเติบโตซึ่งต้องการวัสดุพิมพ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงในระดับยานยนต์และความสามารถในการประมวลผลข้อมูลที่แข็งแกร่ง.

คาดว่าจะถึงตลาดสารตั้งต้น IC ทั่วโลก $16.19 พันล้านโดย 2025, ขับเคลื่อนโดยการเติบโตอย่างแข็งแกร่งของแอปพลิเคชันขั้นปลายเหล่านี้.

06 แนวโน้มในอนาคต: วิวัฒนาการทางเทคโนโลยี & ข้อมูลเชิงลึกด้านอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมวัสดุพิมพ์มีการพัฒนาแบบก้าวกระโดดด้วย, และแม้กระทั่งการขับรถ, ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์. แนวโน้มสำคัญสองประการที่โดดเด่นในปัจจุบัน: การบูรณาการที่มีความหนาแน่นสูง และ การบรรจบกันของบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง.

เมื่อกฎของมัวร์เข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพ, การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบผ่านบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงได้กลายเป็นแนวทางหลัก. การเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีเช่น ระบบในแพ็คเกจ (จิบ) และ 2.5บรรจุภัณฑ์ D/3D สร้างความต้องการที่ไม่เคยมีมาก่อนบนพื้นผิว.

ตัวอย่างเช่น, สารตั้งต้นที่ใช้เป็น ผู้ขัดขวาง ในบรรจุภัณฑ์ 2.5D ต้องใช้ TSV ที่มีความหนาแน่นสูงมาก (ผ่านซิลิคอนผ่าน) เชื่อมต่อระหว่างกัน. ในการซ้อนภาพ 3 มิติ, พื้นผิวจะต้องทนต่อความท้าทายด้านความร้อนและความเครียดทางกลที่สำคัญจากการเรียงซ้อนแบบหลายแม่พิมพ์.

ที่กำลังขยายตัว ชิปเล็ต เทคโนโลยีช่วยยกระดับพื้นผิวให้เป็นศูนย์กลางการรวมระบบ. ชิปเล็ตที่มีฟังก์ชันและโหนดกระบวนการต่างกันจำเป็นต้องมีการผสานรวมที่ต่างกันผ่านซับสเตรต, นำเสนอการทดสอบขั้นสูงสุดสำหรับความซับซ้อนของการออกแบบ, ความสามารถในการกำหนดเส้นทาง, และความสมบูรณ์ของสัญญาณ.

เกี่ยวกับสภาพการแข่งขัน, อุตสาหกรรมสารตั้งต้น IC ทั่วโลกเป็นผู้ขายน้อยราย, โดยมีผู้เล่นสิบอันดับแรกที่ครองส่วนแบ่งการตลาดรวมกันเกิน 80%. ตลาดระดับไฮเอนด์ถูกครอบงำโดยบริษัทเพียงไม่กี่แห่งในญี่ปุ่น, เกาหลีใต้, และไต้หวัน. บริษัทจีนแผ่นดินใหญ่พยายามที่จะไล่ตามให้ทัน, เร่งบุกตลาดระดับกลางถึงระดับสูง, แรงหนุนจากการสนับสนุนนโยบายระดับชาติและความต้องการของตลาด.

โซลูชัน LGA IC Substrate ของ UGPCB อยู่ในระดับแนวหน้าของการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีนี้. วัสดุพิมพ์ขนาด 8x8 มม. ไม่เพียงแต่มีวงจรขนาดเล็กมากเท่านั้น, แต่ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมขนาดมหึมาไปสู่การประมวลผลประสิทธิภาพสูงแห่งยุคหน้า.

ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลทั่วโลกและการทำให้เป็นอัจฉริยะมีความลึกมากขึ้น, ความต้องการประสิทธิภาพของชิปที่ไม่เพียงพอยังคงดำเนินต่อไป ตั้งแต่ศูนย์ข้อมูลระบบคลาวด์ไปจนถึงอุปกรณ์อัจฉริยะแบบพกพา.