- 高密度集成電路有機封裝材料
- 楊士勇編著
- 1687字
- 2022-05-06 20:10:01
2.2.3 附樹脂銅箔(RCC)
在經表面粗化、耐熱、防氧化處理的電解銅箔上涂敷一層有機樹脂膠液,經加熱干燥除去大部分溶劑、低分子揮發物后,使A階段樹脂轉化成B階段樹脂,形成黏附著B階段樹脂膜的銅箔,即附樹脂銅箔。RCC所用的銅箔為電解銅箔,厚度為12~35μm;是具有高溫延伸性(THE)的低輪廓銅箔(Low Profile Copper Foil,LP銅箔);近年來,還出現了極薄銅箔(3μm或5μm)的RCC產品,主要用于制作超精細電路。RCC的附著樹脂層厚度(固化前)為50~75μm,有些RCC的附著樹脂層包含兩層具有不同固化程度的樹脂層。這些樹脂具有與半固化片相似的性能指標,包括流動度、揮發物、凝膠時間、熔體黏度等。
RCC用黏附樹脂以環氧樹脂為主,其他包括BT樹脂、改性PPE樹脂等。目前,市場上RCC產品大約有30多個品種。RCC具有下述特性:①RCC在制作BUM基板的絕緣層時,可采用多層PCB板的真空壓制設備及相似的壓制工藝條件;②可采用激光進行微細通孔加工,由于RCC不像半固化片一樣含有玻璃纖維布,因此可以采用激光刻蝕加工形成微細通孔;③以RCC上附著的絕緣樹脂層作為載體,易于實現絕緣層的超薄化及高平坦化;④絕緣樹脂選擇余地大,有利于提高耐熱性、耐濕性,降低介電常數及損耗,降低吸水率,提高圖形導線的剝離強度;⑤與感光性絕緣樹脂比較,RCC制作的BUM基板工藝簡單,與導電層黏結強度高,有利于降低制造成本。
由于RCC具有上述突出的特點,因此近年來,在BUM基板制造中獲得了廣泛應用。表2.19比較了代表性RCC材料的主要性能。目前,大部分RCC采用與FR-4相似的環氧樹脂黏附在銅箔表面上形成的EP/Cu復合材料,主要原因在于BUM基板制作成型工藝應盡量與FR-4 PCB接近,便于生產廠家掌握加工工藝,在已有設備上易實現BUM基板的低制造成本。
表2.19 代表性RCC材料的主要性能

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RCC樹脂體系的B階段樹脂應具有適宜的熔融流動性,固化成型后應具有高耐熱性、高電絕緣性、耐化學腐蝕性、阻燃性等特性。RCC樹脂層包含兩個不同固化程度的樹脂層:內層樹脂(靠近銅箔)具有較高的固化程度,已經固化成C階段樹脂,在加熱、加壓固化過程中不再熔融流動,以確保RCC絕緣層達到一定的厚度,具有優良的介電性能;外層樹脂仍然為B階段樹脂,具有適當的熔融流動性,熔體黏度控制在100~1000Pa·s的范圍內,在加熱、加壓固化過程中,熔體樹脂對凸凹起伏的內層電路圖形可以完全填埋。進一步提高RCC樹脂層的厚度尺寸精度,提高成型工藝性,提高固化樹脂絕緣性能是RCC材料需要解決的技術難題。
BUM制作工藝要求厚度為50~80μm的RCC所形成的絕緣樹脂層的厚度偏差控制在±2μm,以保證整體BUM基板z方向的尺寸精度,有利于制作多層積層電路,提高激光蝕孔的質量和通孔的可靠性,控制多層電路板的特性阻抗精度。由于RCC絕緣樹脂層沒有玻璃纖維或氧化硅等填料,因此對提高樹脂絕緣層的厚度精度帶來工藝技術上的挑戰。控制B階段樹脂層的涂層厚度精度、各部位厚度偏差、樹脂各層的固化程度等可以有效提高樹脂絕緣層的厚度尺寸精度。
RCC的成型加工過程也影響著固化后樹脂層的厚度偏差??刂茦渲垠w黏度及熔體流動性是改善RCC壓制成型加工性的關鍵因素。與半固化片相似,樹脂熔體流動性主要由B階段樹脂的固化程度決定。當熔體流動性偏小時,樹脂不能充分填充內層線路,造成層間孔隙和層間黏結性差;當熔體流動性偏大時,樹脂熔體流失量大,可能造成固化樹脂層厚度減少,偏差變大,絕緣性能下降。
隨著電子封裝技術的快速發展,對RCC材料提出了高耐熱性、低熱膨脹性、高韌性等要求,尤其是高韌性,對BUM基板用RCC制造技術向更高水平發展提出新的挑戰。由于RCC的絕緣樹脂為熱固性樹脂,其中不含任何增強纖維或填料,固化后的樹脂耐熱性差、模量低、脆性大、熱膨脹系數高,導致IC封裝在金屬絲焊接的高溫沖擊下出現絕緣樹脂層坍塌或崩裂。針對這一問題,日本公司在2000年前后開發出了高Tg、高模量型RCC。所制備的BUM基板的絕緣樹脂層膜具有低熱膨脹系數((20~30)×10-6/℃)、高模量(4~6GPa)。該RCC的樹脂中添加了具有高純度、高界面黏結性和高分散性的填料,形成了新的界面相控制體系,使樹脂與填料的界面實現了高分散與高黏結,有效防止了填料產生二次聚集現象。表2.20是高Tg、高剛度RCC的主要性能。
表2.20 高Tg、高剛度RCC的主要性能

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