3内藏电子部品基板的发展趋势

3.2.有机树脂类内藏电子部品基板的制品化开始启动

除了上述的几种在基板中形成的R、C、L的工艺途径外，还有用在树脂混入了有强介电体、磁性体等微粒子的复合体，来制作内藏C、L。还有由碳精粉、树脂类、NI合金镀等制作内藏电阻体开发实例。表2（a）（b）所示了世界上几个厂家所开发出内藏基板的电容、电阻的的特性值。与陶瓷类内藏电子部品基板相比，有机树脂类基板在制作内藏C、L时，在特性值上有所被限制。目前研究开发把低值的内藏C、L用于高频模块中的开发项目走入实用化。

表2（A）。开发中的电容内藏基板所用的材料及其典型特性

表2（b）.开发中的电容内藏基板所用的材料及其典型特性

图8所示了TDK公司近期公布的在有机树脂基板中，内藏无源组件的开发实例。这个模块是以介电体、磁性体组成的无机材料混合体为原料，制出复合型半固化片。再在这种半固化片上，形成铜电极的电容、电感。然后，把各层复合型半固化片叠合一起，在200℃温度下进行一次性层压加工而成型，制出内藏无源元件的模块基板。

这种被称为“复合型层压基板技术”的生产方式所具有的优点，除了包括上述的陶瓷类无源部品内藏基板的五条件（见本文的“3.1节”的内容），还增加了有以下三条的优点。

（6）不像陶瓷基板那样的烧结成型时会产生有15—20%的尺寸收缩，而是尺寸收缩很小，具有高的基板尺寸稳定性。这样可以使高精度尺寸要求的组件能在基板内部制作形成。

（7）成型加工的温度可以是低温工艺条件（与陶瓷基板成型加工的温度相比），这样，在成型加工所消耗的能源上，在加工的成本上，都可以得到削减。

（8）此工艺法适用于在大型基板中内藏多个小型模块基板的方式。并且在实现这种方式上可以有利于降低制作成本。

最近，有的专家在实现基板的大容量化的研究开发上，也利用了与TDK公司开发成果中的类似的复合型介电体薄膜。这种复合型介电体薄膜的介电常数在50左右。还有的研究人员在此项开发中，采用了在有机树脂基板上低温析出形成高介电常数膜的工艺路线。Georgia Tech最近发表了此方面的研究报告表明：他们在基板上形成高介电常数层的研究上，曾采用了“纳米复合化和氢热合成法”、MO（Metal Organic）CVD等技术途径。他们用BaTiO₄薄膜的氢热合成法，在100℃以下层压成型，形成出介电常数接近700的薄膜电容。因而在基板上制成640NF/CM2内藏电容元件。

在实现内藏的电容电方法上，还有美国DU PONT公司开发出在铜箔的表央上形成电容、电阻的新成果。其工艺过程是在已特殊处理的铜箔表面。印刷上厚膜电阻膏。然后在氮气环境下加热烧结（温度在900℃）。在铜箔的另一面（未形成电阻的一面），覆上半固化片，并进行压制加工。再对这咱绝缘薄片上的铜箔进行蚀刻加工。通过蚀刻加工，一方面形成导体电路图形，另一方面同时也形成了电阻体。这样一层一层地反复制作图形和内藏电阻，反复进行层压成型加工，最后完成内藏电阻的基制作。用类似的工艺法，还可以制出基板内藏的电容体。这种工艺法，借鉴了原有的高温烧结得到稳定的组件的经验，还借鉴了原有的厚膜混合IC的制作，把它们与印制电路板制造技术共同融合在一起。运用该技术，使得管种内藏基板的制造工艺变得较为简单化。从这点看，这确实昌个很能引人发生兴趣的工艺法。

3.3.有源、无源电子部品共同内藏的基板开发获得进展

半导体IC技术中的高集成化正在迅速发展。目前已发展已达到：一个芯片内可集成超过百万个元件的水平。预测在不久的将来，将会出现集成近一亿个元件的超高集成的芯片。而另一方面，无源元件正走向复合化。现在，已经从几个的复合，发展到几十个的复合。在发展IC与无源元件共存的组件制造技术的过程中，由于内藏无源元件的数量和端子的数量的不断增加，使无源元件的复合化、集成化受到了很大的确阻碍。而基板内藏IC芯片和无源组件，可以避免模块的外部端子数量的减少，并且缩短了部品之间的连接距离。这样会使得电子产品更好的发展小型、薄型、轻量化。并且在它的性能、可靠性上得到提高。

过去在实现IC芯片内藏在基板的开发上，由于是采取了需要在高下进行烧结构的陶瓷基板，这样就给IC芯片的性能稳定性带来威胁，使得IC芯片的内藏基板的开发工作遇到了很大的困难。而近出现了有机树脂基板材料作为内藏基板，它只在200℃左右的温度条件下进行处理，使得IC芯片的内藏化获得较大的进展。

近年来，半导体安装技术得到了很大的进展，其中像裸芯片的电阻、CSP同安装在一体的模块、半导体芯片安装方式的封装器件、芯片级CSP等的实用化的进展，都促进了KGD（通过高温、通电老化等的筛选，可保证具有可靠性的IC芯片）水平提高。这也给有源部品（IC芯片）、无源元件的共同内藏于同一板中，提供了实现的有利条件。

将IC芯片内藏在基板中的技术途径，早在20世纪70年代就有了开发实例。当时，美国GE公司开发出一种称为STD（Semiconductor on Thermoplastic on Dielectric）内藏方式（此方式以后东芝公司也采用过）。STD工艺法，打破了在基板上先制作电路图形，后装载上IC芯片的传统方法，而是在未有电路图形的基板上，首先装入IC芯片，然后再在其上制作电路图形（见图9（a））用这种工艺法，通常是使用AI电极芯片，将它研磨加工成为很薄的芯片。这样可实现超薄型的安装。为了形成微细电路图形，芯片电极设计，制作都要求更加成为微小化和多电极化。但是，这种方法，在芯片安装时的放置精度和配线图形形成的精度上，都是要求很高，否则就无法实现它的实用化。特别是对多个芯片的微小电极的安装，其精密性要求更是非常高的。

STD工艺法的优点是可以实现部品间的最短距离的连接，以及达到高精度的特性阻抗的控制。它比较适于在高频要求的MCM（多芯片组间）上得以采用。几年前，美国INTEL公司曾预测：在今后几年内，20GHZ的超高速芯片将会出现在市场。因此很多厂家都在研究内藏高速化芯片的基板。其中，INTEL公司开发的一种称为BBUL（Bumpless Build Up Layer）封装（20GHZ的MPU封装）的成果，在近期得到了发表。它类似于STD的内藏方式，在有机树脂基板层中内藏埋入了IC芯片，并实现了在多层板的表面实施多层配线方面实现了最短距离的电路连接（见图10年示）。

采用上述的基板树脂内埋入IC芯片的二元方式（见图9（a））的工艺，顺序反复制作这样的多层，就成为了三元（维）立体的安装构造（见图9（b））。但是应该看到，在树脂中埋入IC芯片的方式，也带来了新的技术问题有待今后的进一步的解决。例如，要解决埋入部品的散热问题。以及要解决减少树脂与SI芯片由于它们的热膨胀差所引起的内部应力的问题。图9（C）中所示了内藏有源、无源电子部品的三元构造的没有模块的基板。这个咕元安装的构造，在内藏有源、无源部品之间用最短距离达到了连接。很适用于高速、高频需求的IC芯片的安装。

在整个IC芯片的内藏基板制作完成后，对于发现有不良的IC芯片的如何进行修复，成为了目前这种内藏基板构造所存在着的一个难于解决的大问题，GE公司自开发内藏IC芯片基板之初起直至最近，一直面临着从KGD入手解决问题的困难。使得这种制品的合格率难以提高。但在最近，在提高KGD水平方面有了较大的突破。这与近年来电阻、CSP同安装在一体的模块技术、半导体芯片技术、芯片级CSP制作技术的提高和走向实用化，有很大的关连。KGD水平的提高，将会很大的推动基板中埋入IC芯片技术的快速发展。

4结束语

上述的内藏基板中的IC芯片，是采用的原有构造的IC芯片。为了达到内藏基板中的IC芯片能够更好地与其它内藏部品更好地连接，开发出最合适的芯片电极构造，成为了一项当前的重要工作。还有，单个的芯片由于在不断的向薄型化方向发展，对它的构造和电极配置都需要进行重新的认识和考虑。

内藏电子部品的基板的开发，过去只是对有源，无源电子部品的进行内藏。预测在今后将还出现在基板内进行对光元件、MEMS元件，以及量子元件、生物元件等未来新型无件的安装的制品。

无源部品内藏基板技术的继续延伸，将是向有源、无源部品混合内藏技术上的进展。更向的发展，是在内藏基板中增加新电路组件的安装。而内藏基板的终极结构是三元立体安装的“在一个基板内实现的集成系统”（System-in-a-Substrate，SiS）的形态。

传统的印制电路板担负着导电、绝缘、支撑三大功能，当它实现了内藏电子部品之后，它的功能已经出现了转化。“基板”的概念也发生了变化。这种内藏部品的基板，可以看作是部品、组件和配线一体化的“功能板”，或认为是“集成系统板”。因此，可以把内藏电子部品的“基板”改称为“机板”（具有机能性的板）。

内藏基板所要实现的技术，是表面安装技术（SMT）发展的“延长线”上所无法寻找到的技术。从它的材料开发，到它的设计手法，都要符合内藏基板的、新的产品形式要求。为此，在发展内基板这一类产品上，围绕它的安装工艺、安装设备、检查、修复等的新技术开发和基本设施建立，都成为此产品领域中非常重要的课题。

当前，在开拓这个新技术领域、新业务领域的工作中，欧、美在此方面技术开发的国际性合作活动，开展得越来越活跃。其中，为了使此方面的名词术语和电子部品内藏基板的材料、实验方法纳入到标准化轨道上，近期欧、美已经开始联合进行研究、制定有关的标准。为此，日本的产、官、学的共同开发内藏基本的体制，非常有必要尽快地建立起来。