IC封装关键材料之载体超薄铜箔

在如今高度发展的电子技术领域中，集成电路（IC）是无处不在的重要组成部分。而载体超薄铜箔作为IC封装的关键材料之一，扮演着至关重要的角色。本文将带您深入了解载体超薄铜箔的作用及其在IC封装中的优势。

华为mate60系列手机的发布振奋了国人，让为苹果手机提供零件的中国供应厂商不用被苹果公司逼迫离开中国，更狠狠打了美国商务部长雷蒙多的脸。这是因为华为克服了种种难关，突破了重重封锁，发布了完全由中国人自己自主研发和制造的5G芯片——麒麟9000S。打破了高端芯片的技术封锁，有了从无到有的巨大提升。

图1. 麒麟9000S 5G芯片

芯片的制造有很多步骤，今天我们主要来讲一讲关于芯片制造过程中一个重要的环节——芯片的封装。在日常生活中对于大多数的电子产品来说，低端的芯片——集成电子元器件使用的最多，所以IC封装占了芯片封装的绝大部分。

IC载板是连接芯片和电路板的中间产品，具有的功能包括承接半导体IC芯片、内部有连接芯片以及PCB的布线以及可保护、加固和支撑IC芯片，提供散热的通道。IC载板的相关结构与制造如下图2所示。

图2. IC封装载板及其结构图

目前有一种使用了载体超薄铜箔用在IC载板封装的方法，它是进一步在半加成法（SAP）上衍生出的改良半加成技术（mSAP），并且随着技术的发展这种方法应用于IC载板和HDI基板的占比逐年增大。流程图如图3所示。

图3. SAP和mSAP工艺流程图

在中国覆铜板协会出版的《印制电路用覆铜箔层压板 (二版)》一书中对载体超薄铜箔是这样定义的：“载体电解铜箔是指在铜箔、铝箔或有机薄膜的表面电镀一层极薄的铜箔，这些铜箔的厚度通常在1-5μm，属于极薄的特殊铜箔”。载体超薄铜箔的组成结构如图4所示。 

图4.载体超薄铜箔的结构示意图

一张A4纸（80 g/m²）的厚度大约为104 μm，而花园新能源即将生产的超薄铜箔的厚度约为3 μm，相差大概34倍（如图5所示）。

图5. A4纸厚度和超薄铜箔厚度

载体铜箔的表面状况决定着超薄铜箔的表面状况，为了获得较小粗糙度的表面，超薄铜箔一般都沉积在载体铜箔的光面。由于铜的晶格匹配将会导致载体铜箔和超薄铜箔很难剥离，因此超薄铜箔生产的关键问题在于如何解决超薄铜箔与载体完整且稳定剥离。选择载体铜箔和超薄铜箔结合界面之间的剥离层非常关键（剥离层的表面张力一定须小于铜箔的表面张力），剥离层的组成与优劣势如下表1所示。

剥离层既能够确保电镀后具有一定的剥离强度和高温层压后易于剥离，同时要求撕下来的超薄铜箔必须是完整且具有一定的强度，并且剥离层必须导电，所以选择合适的剥离层是至关重要的。

在IC封装中，载体超薄铜箔扮演着连接芯片和封装基板的桥梁。其主要作用包括：电信号传输、电路互联以及散热效果优良等。

使用载体超薄铜箔封装芯片的优势主要有以下几点：

（1）良好的电气性能；

（2）良好的机械性能；

（3）保护芯片；

（4）便于制造。

载体超薄铜箔作为IC封装的重要组成部分，承担着电信号传输、电力供应和散热等关键任务。尽管存在一些局限性，但其优异的导电性能和导热性能使其成为IC封装的首选材料之一。

附载体极薄电解铜箔最早主要应用领域就是IC封装载板。在2010年左右，IC封装载板占整个附载体极薄铜箔应用市场的约70%，其余30%市场份额是HDI板、FPCB。自2017年以来，采用改良型半加成法（mSAP）制造智能手机主板，由于mSAP工艺制造中要采用附载体极薄铜箔，使得附载体极薄铜箔需求量增大。mSAP工艺法在业界的迅速采用，使得附载体极薄铜箔的市场在近几年得到扩大。它在不同应用领域所占市场的份额也出现了巨大的变化。

应用于封装载板或微细线路的附载体极薄铜箔，在未来技术发展趋势上，将在以下几方面有更为突出的表现:

（1）技术挑战极低轮廓的瘤化粒子分布的均一性，以及表面粗糙度更趋于≤1.0 μm；

（2）更均一、稳定、优良的铜箔剥离强度；

（3）载体箔和超薄铜箔之间的黏合强度可控性、方便性，以及高温、高压条件下的成型加工后的载体箔剥离力（载体释放力）的一致稳定性；

（4）载体箔的薄型化。

我们也可以从下面图6中的加工成形能力与铜箔厚度与粗糙度的关系来分析出未来载体超薄铜箔的发展趋势。

图6. IC载板线路加工中蚀刻系数与铜箔厚度、Rz的关系图（资料来源：电子铜箔资讯）

最后我们总结一下，对于载体超薄铜箔在芯片封装中的使用，会随着芯片的集成化，缩小化而向更薄、更小粗糙度的方向发展。随着mSAP工艺的广泛应用，载体超薄铜箔品种的细分化、个性化，以及产品的低成本化，将成为未来产品的重要竞争热点。未来，我们期待载体超薄铜箔能够不断改进和创新，为电子技术的发展做出更大的贡献。