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从BUM看厚膜版印刷技术的新发展(一)

摘要 当前电子制造技术的飞速变化：PCB从安装基板向封装载板发展、PCB 与SMT 的结合势在必行以及SMT 与电子封装工程的界限越来越模糊。随着厚膜版印刷技术的新发展，电子制造技术将不断改进，重点介绍了BUM 中的厚膜版印刷技术。

关键词 电路板；积层多层板；厚膜版；版印刷

一、厚膜释义

在电子封装（Electronic Packaging）工程中的膜电路形成技术可分为厚膜技术与薄膜技术两大类。

所谓“薄膜”，一般由溅射、真空蒸镀、CVD（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积）等方法制作。

所谓“厚膜”，不少专家认为：“按膜厚对膜的经典分类，膜厚小于1 μ m 的称之为薄膜；膜厚大于1 μ m 的则称之为厚膜。”但是，也有不少专家不同意上述论断，他们认为：“应该把膜厚范围在5.08～50.8 μm（0.2～2 mil）的膜称之为厚膜”。同时，在电子学学术界还有的专家说：“厚膜这个术语是由烧结（Sintering，在压力下烧结以版印刷形式所印刷的金属粉末浆料，使颗粒键合成为一块整体）的膜相对较厚得来的。”

归纳上述几种对厚膜定义的结论，无外乎是厚膜一定要达到某一种厚度或者厚膜一定要经过“烧结”（亦称为“烧成”），或者二者兼而有之。

二、新厚膜新印

也许，专家们站在电子封装这个角度以膜厚或烧结与否来定义厚膜技术并无不妥；然而，在无数高新技术接纳并应用厚膜版印刷技术的今天，以上关于厚膜技术的诠释似乎显得滞后并且有许多方面值得商榷。

首先，膜厚多少为厚膜至今尚无定论，电子封装工程的专家们对厚膜的界定依然是众说纷纭、莫衷一是。

其次，在电子封装工程的制造技术中，版印刷的膜厚小于5.08 μ m（0.2 mil）的产品频频出现；如果以5.08～50.8 μ m 作为界定厚膜技术的标准，那么，小于5.08 μ m 的膜厚则应该属于薄膜，但是，实际上不是这样。

第三，诚然，在厚膜成膜技术中，版印刷的浆料[非常有意思的是，在国外微为航空航天、汽车、船舶、冶金、建筑等行业的材料可靠性与使用寿命测试提供了有力的技术支持电子学界关于“浆料”的两种解释都与版印刷技术相关，＊“浆料（Slurry），由固体、结合剂和溶剂的混合物制造的黏稠糊状物，用于制造厚膜混合电路使用的可版印刷的材料（ink）。＊“浆料（Paste），可版印刷的厚膜材料，与Composition和ink是同义词]与基板要多次地经过500 ℃以上乃至1 800 ℃的高温共烧（Cofiring，通过同时烧结的办法加工AB胶水厚膜导体和电阻），有时这种“共烧”居然会重复五六次之多，这种极具特色的厚膜版印刷工艺真正可以称之为印奇观。然而，并非一切厚膜的电子产品都一定要经过共烧这一工艺程序，例如在新的PCB制作技术中的BUM（Build-up bultplay board，积层多层板）技术、B2it（Buried bump interconnectiontechnology，预埋凸块互连技术）、ALIVH(Any layer inner via hole structure，任意层内互连孔结构)等厚膜版印刷技术所形成的厚膜电路、厚膜导电凸块及厚膜绝缘介质层均是无须高温烧结的。

也许，最好也是最容易最简单区分厚膜与薄膜的要素应该看他们使用的是什么工艺。从广义上讲，在电子封装领域，在积层多层板制造领域，在混合微电子学领域以及SMT 领域，凡是以版印刷技术所形成（淀积）的膜都可以称为厚膜，厚膜技术说到底就是先进的电子制造（Elecrtonic Manufacture）技术中的版印刷技术。

应该说，这样一种宽泛的对于厚膜技术的定义实际上是极大地丰富了厚膜技术的内涵，这种简单明了的界定方法概括了普通基板、包括BUM 在内的PCB、模块基板等几大类基板以及混合微电路技术中的膜（混合微电路亦称厚、薄膜电路）的形成技术和SMT 所形成的膜技术，而这种新的对于厚膜技术的诠释正体现了现代电子制造业和厚膜版印刷技术的实际及与时俱进随着复合聚氨酯胶粘剂行业的迅速发展。

B 家电灶头与厚膜

（1）在很多年之前，电子工业界就将以版印刷技术参与制造的印制电路板制造工艺称为“湿膜”（工艺）。而对于BUM、B2it、ALIVH 技术中以版印刷所形成的“膜”，印制电路板业界早已经是直截了当地称之为“厚膜”了。

（2）PCB 封装端子的新功能与厚膜PCB 从安装基板向封装载板发展，元器件的片式化和集成化，BGA（球栅阵列）、CSP（芯片级封装）和MCM（多芯片模块）的日益流行，要求PCB封装端子微细化、封装高集成化，同时也要求基板承担新的功能，出现埋置元件印制板，以适应高密度的组装要求。

随着系统的高速化，PCB 阻抗匹配成为重要问题，根据信号速度和布线长度不同，要求失真降到10% 或5% 以下，甚至3% 以下。

为满足CSP 和倒装芯片封装（FC）的发展需要，需要使用具有内导通孔（IVH）结构的高密度P C B ，现在采用的积层法多层工艺的版印刷/ 厚膜工艺就是实现低成本量产化的IVH 结构的P C B 。

为满足精细端子间距的CSP 和FC 封装发展的需要，在今后的PCB 导体图形微细化技术目标确定为：最小线宽/ 间距为25 μ m /25 μ m，布线中心距50 μ m，导体厚度5 μ m 以下。事实上，在今天的高精细端子间距的PCB 导体图形的制作企业的亏损风险较大中，厚膜版印刷技术是最经常使用的工艺制造技术，特别像倒装芯片，C4（Controlled Collapse ChipConnection，可控焊料塌陷技术或焊料凸点技术）技术及其PCB 载板，它们之间不仅全都使用版印刷工艺，而且印版（金属模版亦有称钢版）的制作方式、工艺技术参数都极其一致。除此之外，这一类精细端子间距的版印刷机作业都会选择同为高精度甚至是同一种型号同样具有批量挤压印刷（亦称真空挤压印刷）的高端版印刷机。

2.电子基板与厚膜

1999 年日本印制电路工业会（JPCA）将几十年称谓的“印制电路板”（Printed circuit board，PCB），改称为“电子基板”（Electric substrate）。新定义的电子基板并非只是印制电路板改了一个名称那么简单，电子基板按其结构可分为普通基板、印制电路板、模块基板几大类。其中PCB在原有双面板、多层板的基础上，近年来又出现积层多层板；模块基板是指新兴发展起来的可以搭载在PCB 之上，水泥以BGA、CSP 、TAB 、MCM、SIP 为代表的封装基板（Package Substrate，简称PKG 基板）。从“印制电路板”到“电子基板”这一定义、概念上的改变，反映出印制电路板产业正在市场、产品结构上发生巨大转变，其中封装基板已被提到突出地位。

站在电子基板的角度去看版印刷技术和厚膜，除了厚膜厚度因各电子基板的组成结构的实际需要而有所差异外，它们对版印刷技术的要求都惊人地一致，例如都需要以激光切割的不锈钢模版（金属模版，有的这类模版还需进行电解抛光）或电铸模版作为印印版，在印刷条件、印刷技术参数上也都十分惊人地相似。

B 与SMT 结合势在必行

整机企业进军PCB 和PCB 向SMT 领域延伸势在必行，这种趋势是整机行业和PCB 行业发展到一个相当水平后的必然趋势。

从PCB 的发展来看，它通过插装、贴装之后将元器件通过厚膜版印刷集成到印制电路板中，也就是我们讲的埋入无源元件PCB 的生产制作，而这种生产技术从工艺上（版印刷）把SMT 与PCB 更加紧密地结合在一起了。

整机企业进军P C B 领域和P C B 企业向S M T领域的延伸将会促进双向的高速发展。埋入无源元件的PCB、立体（BGA）PCB 和光电PCB 的发展，使PCB 不仅和CCL（Copper Clad Laminate，覆铜箔层压板）等辅助材料、专用设备形成密不可分的产业链，而且与变电站SMT、EMS 密切联系促成一个新兴的企业、工业群体蜒电子电路的出现。随着全球电子信息产业的迅猛发展和性能的提升，SMT行业和PCB 行业双向互动，给各自都提供了更宽广的发展空间。

4、SMT 与电子封装的界限越来越模糊

无论是从SMT的版印刷角度还是电子封装的版印刷角度，他们互相面对的版印刷对象都是CSP、μ BGA、FC芯片是一样的芯片，版印刷的印料、印版、印刷机、印刷技术参数的标准等等都不会有太大的差异，不仅如此，在某些技术参数上还须互相依存、互相借鉴，例如金属模版的厚度设计、金属模版的开口形状、长宽比设计等等都是极其一致的。

所谓“新厚膜新印”，在这里我们就是指的在电子封装工程、SMT、PCB 走向珠联璧合的新形势下的厚膜版印刷技术。

5. 基于电子制造技术的版印刷技术的“共面性”特征实例

图2非常清楚地显示出基于电子制造或电子基板制造技术中的版印刷技术的“共面性”特征，这种所谓“共面性”就是说无论是PWB（PrintedWiring Board，印制线路板），SMT、还是在电子封装工程的制造或组装过程中，它们都会毫无例外的要共同面对同为多引脚、窄节距、模块化的LSI（Large Scale Integration，大规模集成电路）器件以及超小型封装及芯片安装（BGA、CSP、FC、MCM等）中的厚膜版印刷技术，正因为如此，在它们的版印刷工艺的某些方面，都会采用同一工艺路线、工艺设计、工艺参数以及设备选择方面的同一考量标准。例如：

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