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微電子封裝材料和封裝技術
發布時間:2020-07-14     瀏覽次數:2181次

微電子封裝材料和封裝技術

20世紀90年代中期,由于BGA、CSP封裝方式的引入,IC產業邁 入高密度封裝時代。目前它的主要特征及發展趨勢是:①IC封裝正從 引線封裝向球柵陣列封裝發展。②BGA封裝正向增強型BGA、倒裝片積 層多層基板BGA、帶載BGA等方向進展,以適應多端子、大芯片、薄型 封裝及高頻信號的要求。③CSP的球柵節距正由1.0mm向0.8mm、0.5mm, 封裝厚度正向0.5mm以下的方向發展,以適應超小型封裝的要求。④晶 圓級的封裝工藝(wafer level package,WLP)則采用將半導體技術與高 密度封裝技術有機結合在一起,其工藝特點是:在硅圓片狀態下,在 芯片表面再布線,并由樹脂作絕緣保護,構成球形凸點后再切片。由 此可以獲得真正與芯片尺寸大小一致的CSP封裝,以降低單位芯片的生 產成本。⑤為適應市場快速增長的以手機、筆記本電腦、平板顯示等 為代表的便攜式電子產品的需求,IC封裝正在向著微型化、薄型化、 不對稱化、低成本化方向發展。⑥為了適應綠色環保的需要,IC封裝 正向無鉛化、無溴阻燃化、無毒低毒化方向快速發展。⑦為了適應多 功能化需要,多芯片封裝成為發展潮流,采用兩芯片重疊,三芯片重 疊或多芯片疊裝構成存儲器模塊等方式,以滿足系統功能的需要。⑧ 三維封裝可實現超大容量存儲,有利于高速信號傳播,最大限度地提 高封裝密度,并有可能降低價格,因此,它將成為發展高密度封裝的 一大亮點。

從封裝產業角度來看,集成電路產業已經逐步演變為設計、制造 和封裝三個相對獨立的產業。目前臺灣日月光(ASE)公司和美國安可科技(Amkor)公司, 分別占據世界前兩大封裝測試廠的位置。而新加坡新科封裝測試(STATS) 公司與金朋(ChipPAC)公司于2004年三季度起正式合并后,實 力大增,其封裝產量已與臺灣第二大封裝測試廠家———矽品公司不 相上下。


近年國內集成電路封裝企業的產量和銷售額均大幅度增長,封裝 業已成為我國集成電路產業的重要組成部分。

目前,我國集成電路封裝企業集中分布在長江三角洲地區,并已 形成以北京、上海、天津、江蘇、廣東為主的集成電路封裝規; 產基地。許多國外大型集成電路生產企業在中國建立了獨資的集成電 路封裝廠,如Motorola、Intel、三星、AMD等。

IC封裝業的市場發展,推動了為其所配套的封裝材料業的發展。 從SEMI的最新統計數據,可了解到世界主要IC封裝材料生產現狀。

目前,電子產品高性能、多功能、小型化、便攜式的趨勢,不 但對集成電路的性能要求在不斷提升,而且對電子封裝密度有了更高 的要求。其中包括:封裝的引腳數越來越多;布線節距越來越;封 裝厚度越來越;封裝體在基板上所占的面積比例越來越大;需要采 用低介電常數、高導熱材料等。這些更高要求,是伴隨封裝技術進步 和封裝材料性能改進而實現的。封裝材料是實現封裝新技術的依托, 封裝技術的進步,要求其材料在性能有所提高,以適應新技術條件。 封裝技術的變革,也帶來了封裝材料市場格局上的轉變。

1.引線框架。引線框架作為集成電路的芯片載體,是一 種借助于鍵合絲實現芯片內部電路引出端(鍵合點)與外引線的電氣 連接,形成電氣回路的關鍵結構件。

目前,國內引線框架生產單位共有十余家,主要從事二極管、三 極管和集成電路引線框架的生產。國內引線框架生產工藝為沖制型和 刻蝕型兩大類,現以沖制型生產方式為主流。

2.鍵合絲。鍵合金絲是一種具備優異電氣、導熱、機械性能以 及化學穩定性極好的內引線材料。近年來 ,國際市場黃金價格飆升增加了封裝企業的成本壓力,各大封裝廠商都在尋求用銅鋁等廉價金屬代替金絲,其中單晶銅鍵合絲由于電氣等性能優于金鍵合絲而被大量采用,國內康強、華微等鍵合絲生產廠家都在積極謀劃投產。

3.環氧塑封料。環氧塑封料是IC封裝的非常重要的結構材料之一。 目前90%以上的集成電路是采用環氧封裝料封裝的塑封電路。

4.焊錫球。目前,國內使用的焊錫球產品90%以上靠進口,主要 來自日本、美國、歐洲、韓國等地。

5.BGA/CSP用高密度封裝基板。高密度多層封裝基板主要在 半導體芯片與常規PCB之間起到電氣過渡的作用,同時也為芯片提供 保護、支撐、散熱的作用。我國新型封裝基板制造業目前存在著基礎 薄弱、技術水平低、產業化規模小的現狀,這已嚴重地制約著目前IC 先進封裝的發展。

制定我國IC先進封裝材料的發展戰略,必須從國情出發,把研究 重點放在先進封裝BGA、CSP、MCM所需先進材料上,同時還應兼顧目 前仍量大面廣的、傳統的表面安裝型封裝所需的材料,并考慮未來先 進封裝SiP等所用的材料,這樣才能拉動我國集成電路封裝全面、快 速的發展。目前,集成電路封裝技術增長速度最快的是BGA與CSP,它 們也是未來五到十年的主要封裝形式,與之配套的材料需求必將有大 幅增長。這也必然導致BGA與CSP用基板、鍵合絲、焊錫球、液體環氧封裝料、 導電膠粘劑等市場前景看好。

不同的封裝形式對應不同的封裝材料,新封裝形式的崛起必然帶 來對新的封裝材料需求的增長,而誰能先占領這部分市場,就意味著 掌握了先機,把握了主動權


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