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加成制造技术在嵌入式电子的应用

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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