有助于超高密度贴装的“基板内置用电阻器”

在过去，电子设备的高密度贴装化主要是通过电子部件的小型化来实现，但是，由于小型化伴随着额定值的降低，电子部件的小型化正在逐渐接近极限。另一方面，智能手机、平板电脑等信息终端由于需要限制尺寸、确保电池容量，为了进一步实现小型化，使贴装技术取得突破性进展成为亟待解决的课题，作为其解决措施，元件内置基板技术应运而生。使用元件内置基板具有实现设备的小型化和薄型化、降低电源阻抗、通过优化配线路径改善信号传输品质等优点。

图1. 表面贴装即将达到极限

元件内置化的优点

应用

· 半导体封装 

· 各种模块

· 智能手机主板、子板

· 元件内置转接板

元件内置基板的种类

＜术语的含义＞

· SMD(Surface Mount Devices) ：表面贴装元件

· EPD(Embedded Passive Devices) ：基板内置用薄型元件

· DES(Device Embedded Substrates) ：元件内置基板

SMD内置方式

使用焊锡等对通用表面贴装元件进行贴装的方式。元件品种丰富，可以使用现有表面贴装技术及设备。虽然元件厚度因尺寸和常数而异，但通过使用焊接连接方式，可以实现内置，不会受到厚度的影响。但另一方面，由于使用通用品，基板有增厚的趋势。举个例子，内置1005规格电阻器（厚度0.33mm）时，4层基板的厚度约为0.7～0.8mm。而且，元件内置基板的表面如果贴装了元件，在回流焊热量的作用下，内置时使用的焊锡可能会发生重熔，因此，焊锡材料和灌封树脂材料的选择非常重要。

低背EPD内置方式

为嵌入基板内层而开发的使用低背EPD的内置方法。主要工艺是在基板的芯材上设置EPD，对灌封树脂材料和铜箔进行层压后，使用激光在EPD的电极上打孔，通过镀Cu连接基板的铜箔与EPD的电极（激光导通孔方式）。因为可以使用印刷电路板的叠层工艺，所以能降低设备投资。可以实现基板的薄型化，例如，使用1005规格电阻器（厚度0.14mm）时，4层基板的厚度约为0.4～0.5mm。EPD为实现基板的薄型化而降低元件厚度（代表值：0.14mm），EPD的电极是与镀Cu相容性良好的镀Cu电极。而且，考虑到安装元件时的安装精度、激光打孔时的定位精度，与SMD元件相比扩大了电极尺寸。电阻器的元件厚度可以统一，但电容器的厚度因静电容量、耐压而异，内置厚度各异的EPD时需要调整工艺。

照片1　无元件内置（透视图）                 照片2　元件内置状态（透视图）

照片3　元件内置基板截面【协助：三维半导体研究中心】

实施例：基于微机控制的LED亮灯模块

根据贴装方式比较模块（例）

＜表面贴装基板＞                                  ＜元件内置基板＞

基板内层

Bottom

膜元件形成方式

通过厚膜印刷等方式，在基板层间形成电阻体和电介质的方法。因为元件薄，所以可以使基板的厚度达到极薄。另一方面，由于难以达到高精度或基板不耐热，导致难以在高温下形成元件，因此在表面贴装时的回流热的作用下，电阻值和静电容量会发生变化，经时变化也比较大。在高温环境下使用时特别需要注意。与元件内置基板不同，LTCC(Low temperature Co-fired Ceramic)基板可以进行电阻器、电容器、电感器等内层膜元件的高温煅烧。这种基板以陶瓷为基材，通过印刷的方式，在内层和表层形成电阻器、电容器、电感器等无源元件。
因耐热性、耐湿性优异，得到了需要高可靠性的各种模块基板的采用。

KOA与福冈大学、三维半导体研究中心合作，正在着手研发元件内置基板技术、拓展元件内置基板业务。