淺談埋嵌元件PCB的技術（二）

　　5 嵌入用元件

　　焊盤連接方式時，嵌入可以采用再流焊或者粘結劑等表面安裝技術的大多數(shù)元件。為了避免板厚的極端增大而要使用元件厚度小的元件。裸芯片或者WLP情況下，它們的大多數(shù)研磨了硅(Si)的背面，包括凹塊等在內的安裝以后的高度為(300~150)mm以下。無源元件中采用0603型，0402型或者1005的低背型。導通孔連接方式時，上面介紹的鍍層連接和導電膠連接的各種事例都是采用Cu電極的元件。用作嵌入元件時銅(Cu)電極的無源元件厚度150 mm成為目標之一，還有更薄元件的開發(fā)例。

　　6EPASD 評價解析T V (TestVehicle)

　　6.1 測試運載工具(TV)概要

　　以闡明元件嵌入PCB的技術課題為目的，制作了評價解析WG中的TV(Test Vehicle)并進行了評價。從2007年再次關于構造和設計的討論，最終制作了如圖9所示的裸芯片嵌入基板的構造。線路層為4層，L2~L3之間嵌入元件。根據元件嵌入PCB的用途，初期應該相同于HDI基板的評論，而提出元件嵌入特有的課題被視為最本質的問題，嵌入部分以外極為容易的優(yōu)先制造，層間連接為貫通孔。分別使用無鹵FR-4和FR-5基材進行制造。

　　嵌入的元件是由SIPOS(System IntegrationPlatform Organization Standard)提供的“SIPOSTEG”,形成與PCB連接的菊鏈式圖形那樣的焊盤配置。圖10表示了這種圖形和主要規(guī)格。其中電極上形成金(Au)螺拴形凸塊(Stud Bump)，采用面朝下(Facedown)的倒芯片連接的安裝方式。這時采用熱壓接合法和超聲波法2種方法。因此制作成兩種材料和兩種安裝方式的共計4種樣品。

　　6.2 評價結果

　　2008年實施了TV制作，2009年度進行了評價解析。首先為了評價再流焊耐熱性，采用JEDEC3級的條件實施前處理。許多樣品再流焊以后發(fā)生起泡。

　　另外還伴隨著發(fā)生斷線或者電阻上升。

　　圖11表示了截面解析的一例。嵌入的芯片下方的底膠樹脂與芯片之間發(fā)生剝離，部分剝離發(fā)生在螺栓形凸塊與PCB電極界面。這種剝離是起泡的發(fā)生原因。耐熱性的FR-5也發(fā)生若干起泡。由于四種條件中沒有顯著差別。所以認為發(fā)生起泡的主要原因在于構造本身。根據截面解析的結果芯片本身顯著翹曲，由于嵌入以后內在的殘留應力在再流焊時被釋放而發(fā)生變形，或者由于芯片本身的尺寸或者PCB圖形的影響等。關于翹曲方面，在內層板上安裝時由于芯片與內層板的熱膨脹系數(shù)差別而表現(xiàn)出凸狀翹曲，但是如圖11所示的起泡以后的截面中反而逆轉為凹狀翹曲而值得注意。

　　發(fā)生起泡的評價本質上是由于爆玉米花(Popcorn)現(xiàn)象引起的，使用不同的兩種底膠樹脂的安裝方式都發(fā)現(xiàn)同樣的起泡，因此認為PCB構造有很大影響。為了調查這種現(xiàn)象，第二次制作了TV-1′芯材厚度為0.1 mm和0.3 mm,導體圖形有TV-1采用的銅(Cu)中間(Beta)圖形和PCB的網且(Mesh)圖形兩種。共計四種樣品。圖12表示了TV-1′PCB的導體圖形和層構造。各種構造實施了5次再流焊耐熱試驗，與TV-1′同樣構造的芯材0.1mm/Cu中間圖形再現(xiàn)起泡現(xiàn)象，而其它構造都沒有發(fā)生起泡或者電阻上升，確認了構造變更的效果。