4层任意互联HDI封装基PCB

由于此板板厚要求特殊，客户要求板厚为为0.41mm，半导体封装基板对厚度要求较严，而且对变形度要求较高，经过技术沟通，最终双方确认设计理论压合厚度0.412mm，公差按±0.1mm管控，我司设计的具体压合结构如下图。

4层任意互联HDI封装基板

引言：电子封装微型化的技术革命

随着摩尔定律逼近物理极限，半导体行业正从制程微缩转向封装技术创 新。4层任意互联封装基板（4L-ALIS）作为高密度互连（HDI）技术的代表， 通过突破传统层间互连限制，成为实现芯片性能跃升的关键载体。本文将从技 术架构、工艺突破、应用场景三个维度展开分析。

一、技术架构与设计原理

1.1 三维立体布线结构

4L-ALIS采用”信号层-地平面-电源层-散热层”的垂直堆叠设计：

• L1信号层：5μm超薄铜箔配合30μm线宽/间距布线，支持 10Gbps高速信号传输
• L2地平面：铜网格屏蔽结构（Mesh Size≤0.1mm）实现-40dB 电磁干扰抑制
• L3电源层：埋入式钽电容（容值1μF/cm²）与铜柱阵列（Φ50μm）构建低阻抗PDN网络
• L4散热层：氮化铝陶瓷基板（TC≥170W/mK）与微流道协同散热

1.2 任意层互连关键技术

• 微孔互连矩阵：激光钻孔（UV激光波长355nm）形成盲孔/埋孔（Φ80±5μm）
• 阶梯式电镀：脉冲反向电镀工艺实现深宽比5:1的孔铜均匀性（厚 度偏差<15%）
• 介电材料创新：改性聚苯醚（Dk=3.2@10GHz）介质层CTE控制在12ppm/℃

二、制造工艺突破

2.1 半加成法（mSAP）精密加工

工艺环节	技术参数	创新点
种子层沉积	化学镀铜0.3μm	离子自组装单分子层活化
图形化	LDI激光直写（5μm精度）	灰度掩模技术减少曝光次数
电镀增厚	微盲孔填充（空洞率<3%）	有机添加剂梯度控制

2.2 层压工艺优化

采用真空辅助层压（Vacuum<10Pa）结合B阶段树脂流动控制，使4层总厚度压缩至200μm时仍保持＞95%的树脂填充率。热压参数精确控制（185℃±2℃，压力3MPa±5%）确保层间对准误差＜15μm。

三、典型应用与性能验证

3.1 5G毫米波天线模组 某型号28GHz相控阵天线采用4L-ALIS后：

• 插入损耗降低至0.18dB/mm@28GHz
• 天线单元间距压缩至λ/4（2.68mm）
• 封装体积较LTCC方案减小60%

3.2 高性能计算芯片封装

7nm GPU芯片测试数据对比：

指标	传统基板	4L-ALIS	提升幅度
I/O密度	120/cm²	480/cm²	300%
供电噪声	80mV	22mV	72.5%
热阻	1.2℃/W	0.45℃/W	62.5%

四、技术挑战与发展趋势

4.1 当前产业化瓶颈

• 激光钻孔效率：当前6万孔/小时 vs 需求15万孔/小时
• 材料成本：改性PPO介质层单价$120/m² vs 传统FR4的$18/m²

4.2 未来技术路径

1.    光刻式微孔成型：采用SU-8光刻胶实现Φ20μm通孔

2.  纳米银烧结：取代电镀铜实现＜5μm互连线路

3.   AI辅助布线：利用强化学习算法优化3D互连拓扑

结语

4L-ALIS技术正推动电子封装进入”超越摩尔”时代，随着面板级封装工艺的 成熟，预计2026年全球市场规模将突破$42亿。其技术演进路线将为3D IC异 构集成提供关键支撑。