Package Substrate

Introduction to Samsung Electro-Mechanics package substrate

モバイルとPCの核心半導体に使われるPackage基板であり、半導体とメインボードの間の電気的信号を伝達する役割及び高価な半導体を外部ストレスから守る役割を担います。一般の基板よりはるかに微細な回路が形成されてある高密度回路基板であるため高価な半導体を直接メイン基板に装着する際に発生し得る組立不良やコストを削減することができます。

FCCSP(Flip Chip Chip Scale Package)

半導体にワイヤボンディング接合ではなくバンプを用いひっくり返したまま基板と繋ぐため、FCCSP(Flip Chip Chip Scale Package)と呼びます。主にモバイルIT機器のAP(Application Processor)半導体に使われます。また、Gold Wireを使うWBCSPと比較し電気的信号の移動経路が短く、多くの数のInput/Outputを形成できるため、高密度半導体に対応することができます。

適用分野
モバイルアプリケーションプロセッサー、Baseband等
Semiconductor Chip -> Bumping(Solder) -> Flip -> Packaging(PCB)

主なコア技術

1. Bumping 構造図

Bumping Structure

2. μBall Bump 工法

μBall Bump Method

  • Available for Fine Bump Pitch
  • Good for Small Bump Risk
  • Good Quality for Bump Characteristics

基板の種類

1. EPS (Embedded Passive Substrate) &
EDS (Embedded Die Substrate)

EPS/EDSは半導体の受動素子、IC等を基盤の内部に内装し量産できる基板です。 Decoupling Capacitorは普通Power Supply Voltage levelを安定化するために使います。ICを基盤内部に内装するとパッケージの大きさや厚さを縮小することができます。

EPS, EDS
2. ETS(Embedded Trace Substrate)

ETSは回路のパターンが絶縁材の中に付いている形の回路基板です。基板はCoreless構造になっており、コスト増を避け微細回路を具現でき、レイヤのダウン設計に容易(4L→3L)です。また、エッジング工程がパターンの幅に影響を与えないため、回路の幅を精密に制御することができます。

[2Layer Buried Trace], [3Layer Buried Trace], [4Layer Buried Trace]

Lineup

Lineup by Specification

Mass Production Sample Available

Lineup by Specification Explanation Explanation for Routing Density, Build-Up Line Width / Space.
Routing Density Build-Up Line Width / Space 7 / 8um 6 / 7um
BVH / Pad Registration 40 / 67um 37 / 60um
SRO Diameter
SR Registration		 45 ± 10um 40 ± 10um
FC Bump Pitch (Peripheral) 40um 35um
FC Bump Pitch (Area) 90um 80um
Low Z-Height Core / PPG Thickness 40 / 18um 35 / 15um
SR Thickness 10 ± 4um 8 ± 3um

WBCSP(Wire Bonding Chip Scale Package)

Gold Wireで半導体チップとパッケージ基板が繋がっていて半導体Chipの大きさが基板面積の80％超の商品を一般的にWBCSPと言います。ChipとPCBをつなぐ際にGold Wireを利用するためマルチパッケージが可能でメモリーChipに主に使されます。特に、UTCSP(Ultra Thin CSP)商品は0.13㎜以下の厚さで商品を製作することが可能で、Chip to PCB Connectionが自由であるため、Multi Chip Packagingが可能で、同一の厚さのPackageと比べ高性能のものを具現できます。

適用分野
モバイル向けメモリーチップ

Lineup

Lineup by Specification

General WBCSP Road Map of HVM / Sample Product

Mass Production Sample Available
Lineup by Specification Explanation Explanation for Routing Density, Bond Finger Pitch.
Routing Density Bond Finger Pitch 55P (25 / 12, Ni 3) (Mass Production) 50P (20 / 10, Ni 2) (Sample Available)
Line Width / Space mSAP
(Cu T 14)		 12 / 16um(Mass Production) 10 / 15um(Sample Available)
ETS
(Cu T 13)		 7 / 8um (Mass Production) 6 / 7um (Sample Available)
Via / Pad Size mSAP 50 / 90um(Mass Production) 45 / 85um(Sample Available)
ETS 40 / 65um (Mass Production) 37 / 60um (Sample Available)
SRO alignment ± 12.5um (Mass Production) ± 10um (Sample Available)
Min. SR Open size 45um (Mass Production) 40um (Sample Available)
Lineup by Structure & Z-Height
Mass Production Sample Available
Lineup by Structure & Z-Height Layer, Structure, Thickness etc.
Layer count Structure Thickness
2Layer (Mass Production) Cored (Mass Production) 80um (Mass Production) 75um
3Layer (Mass Production) Coreless (Mass Production) 80um (Mass Production) 75um
ETS (Mass Production) 120um (Mass Production) 100um
4Layer (Mass Production) Cored (Mass Production) 120um (Mass Production) 110um
Coreless (Mass Production) 110um (Mass Production) 100um
ETS (Mass Production) 160um (Mass Production) 140um
6Layer (Mass Production) Cored (Mass Production) 220um (Mass Production) 180um
Coreless (Mass Production) 200um (Mass Production) 180um

SiP(System in Package)

Packageの中に複数のICやPassive Componentが実装されており、複合的な機能を一つのSystemに具現してくれる商品です。また、PA(Power Amplifier)のような商品に使われ、防熱の特性があります。商品シリーズとしてはFlip-Chip SiPやCorelessがあります。

適用分野
PA(Power Amplifier)、PAMID (Power Amplifier Module with Integrated Duplexer)、FEMID(Front-End Module with Integrated Duplexer)、SAW Filter、BAW Filter、Diversity FEM、Switch等各種RF部品

特徴

1. 小型化

複数のIC及び受動素子が一つのModuleに統合されPackageになっており小型化を実現してくれます。

[SiP Composition Shape]
  • 1. Sip
  • 2. Die 1
  • 3. Die 2
  • 4. Die 3
2. 薄板の具現

超薄板の駆動性を確保することで0.2mmの厚さの基板(6層基準)を具現できます。

[ 0.2T 6L RF-SiP ](200um), [ 10L ~, 5G Antenna Module ]

主なコア技術

1. Coreless RF-SiP

Coreless工法で絶縁の厚さを縮小、EMI(Electro Magnetic Interference)及びParasitic Inductanceをコントロール、信号の特性を向上させることができるため、これを基にThin Substrateを具現できます。

Cored Substrate, Coreless Substrate *Thin substrate Can realize
2. ENEPIGの表面処理

ENEPIGの表面処理技術は下記のような特性があります。

1) Thin Ni ENEPIG

- Bonding PadのNiの厚さを減少させRFの特性を改善

Ni Thickness 0.1um ENIG/ENEPIG → Ni Thickness 0.1um Thin Ni ENEPIG
Ni Thickness 0.1um ENIG/ENEPIG
Gold, Nickel, Copper, Palladium
Ni Thickness 0.1um Thin Ni ENEPIG
Gold, Nickel, Palladium, Copper
  • * ENIG : Electroless Nickel Immersion Gold
  • * ENEPIG : Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold
2) Selective ENEPIG

- 同一の面内での異種表面処理が可能(ENEPIG + OSP)

2) Selective ENEPIG allows the treatment of different surface types on the same board. (ENEPIG + OSP)
ENEPIG + OSP
ENEPIG, OSP
  • * OSP : Organic Solderability Preservative

Lineup

Lineup by Specification
Mass Production Sample Available
Lineup by Specification Explanation Explanation for Layer Structure, Cored.
Layer Structure Cored 2L / 4L / 6L / 8L / 10L + 12L / 14L
Coreless 5L / 6L / 7L / 8L + 4L / 9L / 10L
Line Width / Space 12 / 16um 10 / 15um
Bump Pitch 130um 105um
Surface Finish Direct Au, Thin ENEPIG, Selective ENEPIG Direct Au, Thin ENEPIG, Selective ENEPIG

FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array)

高集積半導体チップをマザーボードと接続するための高密度パッケージ基板です。半導体チップとパッケージ基板をフリップチップのバンプで接続し、基盤回路の微細化及び高多層に伴う層間微細整合が求められ、特にハイパフォーマンスコンピューティングに対応するため、大型ボディサイズ、高多層（～75x75㎜、20L）技術を要します。

適用分野
CPU, GPU, Server CPU, AI Accelerator, Automotive, Network, Game Console, D-TV
FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array) [1.Solder Ball, 2.Solder Bump, 3.Pattern, 4.Chip]

Lineup

FCBには、Standard CoreとThin Core商品があります。
Mass Production Sample Available
Lineup FCB Explanation Explanation for Core Thickness, Line Width/Space Bump Pitch(Mass Volume).
Core Thickness (um) Line
Width
/Space
Bump
Pitch
(Mass
Volume)		 Layer Counts
4L 6L 8L 10L 12L 14L 16L 18L 20L 22L
Standard Core 1200 9 / 12um
90um		                    
800                    
600                    
400                    
Thin Core 250 9 / 12um
100um		                    
200                    
100                    

*μmはumを表します

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