El sustrato de CI se ha ido desarrollando con el auge de nuevos tipos de CI como BGA (ball grid array) y CSP (chip scale package), que requieren nuevos portadores de encapsulado. Como uno de los tipos más avanzados de PCB (placa de circuito impreso), el PCB de sustrato de CI ha experimentado un crecimiento explosivo tanto en popularidad como en aplicaciones junto con cualquier capaPCB HDIyPCB rígido-flexible, ahora ampliamente aplicado en las actualizaciones de telecomunicaciones y electrónica.
¿Qué es el sustrato IC?
El sustrato IC es un tipo de placa base utilizada para encapsular chips IC (circuito integrado) desnudos. Conectando el chip y la placa de circuito, el IC pertenece a un producto intermedio con las siguientes funciones:
• captura el chip de circuito integrado de semiconductores;
• hay un enrutamiento interno para conectar el chip y la PCB;
• Puede proteger, reforzar y soportar el chip IC, proporcionando un canal de disipación térmica.
Clasificaciones de sustratos IC
a. Clasificado por tipos de paquete
• Sustrato IC BGA. Este tipo de sustrato IC ofrece un buen rendimiento en disipación térmica y desempeño eléctrico, y puede aumentar drásticamente la cantidad de pines del chip. Por lo tanto, es adecuado para encapsulados IC con un número de pines superior a 300.
• Sustrato IC para CSP. CSP es un tipo de encapsulado de chip único, ligero y miniaturizado, cuyo tamaño es similar al del CI. El sustrato IC para CSP se utiliza principalmente en productos de memoria, productos de telecomunicaciones y productos electrónicos con un número reducido de pines.
• Sustrato FC IC. FC (Flip Chip) es un tipo de encapsulado que invierte el chip, caracterizado por una baja interferencia de señal, baja pérdida de circuito, buen rendimiento y una disipación térmica eficaz.
• Sustrato IC MCM. MCM es la forma abreviada de módulo multichip (multi‑chip module). Este tipo de sustrato de CI integra chips con diferentes funciones en un solo encapsulado. Como resultado, el producto puede ser una solución óptima gracias a sus atributos de ligereza, delgadez, cortedad y miniaturización. Naturalmente, dado que varios chips se encapsulan en un solo paquete, este tipo de sustrato no ofrece un rendimiento tan bueno en cuanto a interferencia de señal, disipación térmica, enrutamiento fino, etc.
b. Clasificado por atributo de material
• Sustrato IC rígido. Está hecho principalmente de resina epoxi, resina BT o resina ABF. Su CTE (coeficiente de expansión térmica) es aproximadamente de 13 a 17 ppm/°C.
• Sustrato IC flexible. Está fabricado principalmente con resina de PI o PE y presenta un CTE de 13 a 27 ppm/°C
• Sustrato IC cerámico. Está fabricado principalmente con materiales cerámicos como óxido de aluminio, nitruro de aluminio o carburo de silicio. Presenta un CTE relativamente bajo, de aproximadamente 6 a 8 ppm/°C
c. Clasificado por tecnología de unión
• Unión por hilo
• TAB (Unión Automatizada por Cinta)
• Unión FC
Aplicaciones de PCB de sustrato IC
Las placas de circuito impreso de sustrato IC se aplican principalmente en productos electrónicos ligeros, delgados y de funciones avanzadas, como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, tabletas y redes en los campos de las telecomunicaciones, la atención médica, el control industrial, la industria aeroespacial y el ámbito militar.
Los PCB rígidos han pasado por una serie de innovaciones, desde PCB multicapa, PCB HDI tradicionales y SLP (PCB similares a sustratos) hasta PCB de sustrato para CI. El SLP es solo un tipo de PCB rígido con un proceso de fabricación similar, aproximadamente a escala de semiconductores.
Dificultades de fabricación de PCB de sustrato IC
En comparación conPCB estándarEl sustrato IC tiene que superar dificultades de fabricación para su implementación de alto rendimiento y funciones avanzadas.
a. Fabricación de sustratos IC
El sustrato de CI es delgado y fácil de deformar, lo que resulta especialmente evidente cuando la placa tiene un grosor inferior a 0,2 mm. Para superar esta dificultad, es necesario lograr avances en la contracción de la placa, los parámetros de laminación y el sistema de posicionamiento de capas, de modo que la deformación del sustrato y el espesor de la laminación puedan controlarse de manera efectiva.
b. Tecnología de fabricación de microvías
La tecnología de microvías consta de los siguientes aspectos: máscara conformal, tecnología de microvía ciega perforada con láser y tecnología de relleno de cobre electrodepositado.
• La máscara conformal tiene como objetivo compensar lógicamente la abertura de los microvías ciegos perforados con láser, y las posiciones de los microvías ciegos y sus aberturas pueden definirse directamente a través de las aberturas en el cobre.
• La fabricación de microvías perforadas con láser está correlacionada con los siguientes aspectos tecnológicos: forma de la vía, relación de aspecto, grabado lateral, gel residual bajo la vía, etc.
• El recubrimiento de cobre de vías ciegas está correlacionado con los siguientes aspectos tecnológicos: capacidad de relleno de vías, apertura de vías ciegas, hundimiento, fiabilidad del recubrimiento de cobre, etc.
c. Tecnología de patronado y galvanoplastia de cobre
La tecnología de patronado y de recubrimiento de cobre está correlacionada con los siguientes aspectos tecnológicos: tecnología y control de compensación de circuitería, tecnología de fabricación de líneas finas y control de la uniformidad del espesor del recubrimiento de cobre.
d.Máscara de soldadura
La fabricación de la máscara de soldadura para PCB de sustrato de CI consiste en tecnología de relleno de vías, tecnología de impresión de máscara de soldadura, etc. Hasta ahora, el PCB de sustrato de CI permite menos de 10 μm de diferencia de altura de la superficie y la diferencia de altura de la superficie entre la máscara de soldadura y la almohadilla no debe superar los 15 μm.
e.Acabado de superficie
El acabado superficial para PCB de sustrato IC debe enfatizar la uniformidad del espesor y, hasta ahora, el acabado superficial que puede ser aceptado por PCB de sustrato IC incluyeENIG/ENEPIG.
f. Tecnología de capacidad de inspección y prueba de confiabilidad del producto
El sustrato IC PCB requiere equipos de inspección diferentes de los utilizados para los PCB tradicionales. Además, es necesario contar con ingenieros capaces de dominar las habilidades de inspección en estos equipos especiales.
En definitiva, los sustratos IC PCB exigen más requisitos que las PCB estándar, y los fabricantes de PCB deben contar con capacidades de fabricación avanzadas y ser competentes en su dominio.
Las placas de circuito impreso de sustrato IC son un componente clave en la electrónica moderna, ya que constituyen la base para el encapsulado de circuitos integrados de alta gama en teléfonos inteligentes y tabletas. Facilitan la ligereza, la delgadez y una funcionalidad mejorada. Clasificados según el tipo, el material y la tecnología de unión, los sustratos satisfacen diversas necesidades de aplicación, desde las telecomunicaciones hasta la industria aeroespacial. Sin embargo, su fabricación se complica por la necesidad de manipular placas delgadas, crear microvías y aplicar una máscara de soldadura precisa. Estos desafíos se superan mediante el uso de tecnología avanzada y un alto nivel de experiencia para mantener el rendimiento, la fiabilidad y la flexibilidad en diferentes aplicaciones avanzadas.
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