大尺寸有機基板的材料設計與封裝翹曲控制

李志光，胡曾銘，張江陵，范國威，唐軍旗，劉潛發，王珂

（1.廣東生益科技股份有限公司，廣東東莞 523808；2.南方科技大學系統設計與智能制造學院，廣東深圳 518055）

0 引言

隨著AI、5G 通信、大數據等技術的發展，業界對高性能CPU、GPU、FPGA 的需求劇增，大尺寸芯片因其具備超高的運算能力，迎來了爆發式的增長。基板是連接芯片與PCB 的橋梁，為芯片提供互連、保護、支撐等功能[1]。大尺寸芯片封裝對大尺寸封裝基板提出了更高的要求，控制封裝基板的翹曲成為大尺寸芯片封裝技術的最大挑戰之一。芯片和基板的熱膨脹系數（CTE）不匹配導致在封裝過程中產生過大的內應力，進而造成基板翹曲。基板翹曲有三大危害：1）翹曲過大導致焊球與PCB 接觸面積變小，甚至完全不接觸，出現開路現象；2）應力過大導致焊球開裂或芯片開裂[2]；3）局部翹曲和過大的應力可能導致錫球相互接觸并發生短路。MCCANN 等人[3]提出使用與芯片CTE（約為3×10-6/℃）接近、高剛性、低收縮性的玻璃基板作為芯片載板，玻璃基板能有效降低大尺寸芯片封裝的翹曲，但其成本高、加工難度大、量產能力受限。相較于玻璃基板、陶瓷基板及金屬基板，有機基板具有成本低、加工能力強的優勢，因而成為大尺寸芯片封裝的首選。

倒裝芯片球柵陣列（FCBGA）基板具有層數多、尺寸大、線寬/線距小、I/O 引腳數量多等特點，非常適合用于大尺寸芯片封裝[5]。Yole 的統計結果顯示，為了滿足對運算能力的需求，預計芯片尺寸將從30 mm×30 mm 增加到70 mm×70 mm 甚至更大。FCBGA 有機基板的尺寸也會不斷增大，從80 mm×80 mm 增大到110 mm×110 mm 或更大的尺寸。……