日本Panasonic Industry開發出一項可沿用既有印刷電路板(PCB)製造流程的半導體封裝微細配線技術,在提升高頻傳輸性能與配線微細化的同時,無須導入全新的製造體系。此項技術源自Panasonic Industry已經量產的透明導電薄膜「FineX (Fine Cross)」。FineX透過在透明薄膜表面形成微細溝槽,再以電鍍方式於溝槽內製作肉眼幾乎無法辨識的超細導線,兼具透明性與導電性,目前已應用於相機防霧加熱器、設置於顯示器上的透明天線等產品。
FineX採用Panasonic Industry自主開發的Roll-to-Roll (R2R)製程生產。製造過程中,先將捲狀薄膜展開,再利用金屬模具壓印形成微細溝槽,最後以電鍍方式於溝槽中形成導線。相較於一般蝕刻方法,此製程透過壓印成形獲得高精度且高重現性的微細圖案,並且不需蝕刻製程,因此導線表面更加平滑。
獨家R2R製程打造高精度微細配線
基於這些特性,Panasonic Industry開始評估將FineX技術導入半導體封裝領域。此次發表的新技術同樣利用R2R工法與電鍍製程形成配線,但與透明導電膜不同的是,半導體封裝用途更重視尺寸穩定性與低翹曲特性,因此改採金屬薄膜作為基材。此外,新製程並非直接在金屬薄膜上形成溝槽,而是先堆疊兼具耐熱性與高頻特性的機能材料層,再於其表面壓印微細溝槽並形成導線。目前已可對應2~10 µm線寬與線距需求。
由於壓印模具一旦製作完成即可反覆複製相同圖案,因此新技術具有極高的尺寸一致性。一般PCB蝕刻製程在去除種子層時,導線往往會產生側蝕現象,造成線寬變異;而新技術則能避免此問題,可實現重複加工精度±0.1 µm,且表面具有極高的光滑度,表面平均粗糙度(Ra)為0.007 µm,最大高度粗糙度(Rz)則是0.039 µm。相較一般蝕刻製程,表面平滑度提升約1~2個數量級。由於導線寬度均勻且表面粗糙度極低,可有效穩定高頻訊號傳輸所需的阻抗特性,降低訊號損耗。
沿用既有PCB供應鏈,降低導入成本
目前產業界正積極開發玻璃核心基板(Glass Core Substrate)、有機/玻璃中介層(Interposer)等先進封裝技術,但往往需要新的材料、設備與生產流程,量產成本與投資門檻較高。相較之下,新技術最大的優勢在於可直接結合現有PCB製造技術與供應鏈。Panasonic Industry將先製作完成帶有微細配線的薄膜,再以卷材或片材形式提供給基板製造商。基板廠可利用既有設備,於其上層疊Build-up Film並進行多層化製程。
在此架構下,Panasonic Industry提供的微細配線層相當於Build-up基板的第一層。表層負責高頻與高密度訊號傳輸,上層則繼續使用既有PCB技術製造。因此可在不需大幅增加設備投資的情況下,導入高頻與高密度配線能力。此外,由於第一層配線已高度微細化,整體封裝所需層數也可減少,有助於降低製造成本與封裝厚度。Panasonic Industry的新技術還具有另一項優勢。由於金屬薄膜基材可抑制Build-up Film的翹曲變形,因此後續可使用更薄的Build-up材料,有助於進一步降低封裝厚度並提升製程穩定性。
未來瞄準xPU封裝與奈米級配線
Panasonic Industry初期將以高頻通訊等一般PCB難以滿足需求的應用市場為主要目標,未來則將推動僅利用此技術完成多層配線結構,並進一步縮小線寬尺寸。若未來能僅依靠此項技術完成多層配線結構,則導入xPU(泛指CPU、GPU、NPU等高效能運算處理器)封裝將具備實際可行性,目前已針對此方向持續推進相關技術開發。
現階段可支援的配線尺寸為2~10 μm,只要能製作出形成溝槽所需的金屬模具,即可進一步製作更微細的配線。就如同奈米壓印(Nanoimprint)技術已證明超微細加工能力,金屬模具本身具備延伸至奈米尺度的潛力,因此這項技術在未來仍保有相當大的微縮空間。Panasonic Industry也計劃陸續展開客戶個別技術交流、合作評估及樣品提供,並以2028年度啟動量產為目標。至於僅仰賴該技術完成多層化結構的規劃,則預計於2030年度以後推動商業化。