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(chǎn)業(yè)邁 入高密度封裝時代。目前它的主要特征及發(fā)展趨勢是：①IC封裝正從 引線封裝向球柵陣列封裝發(fā)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(jié)距正由1.0mm向0.8mm、0.5mm， 封裝厚度正向0.5mm以下的方向發(fā)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(tài)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(chǎn)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(chǎn)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(fā)展。⑥為了適應綠色環(huán)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(fā)展。⑦為了適應多 功能化需要，多芯片封裝成為發(fā)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(tǒng)功能的需要。⑧ 三維封裝可實現(xiàn)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(fā)展高密度封裝的 一大亮點。

從封裝產(chǎn)業(yè)角度來看，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步演變?yōu)樵O計、制造 和封裝三個相對獨立的產(chǎn)業(yè)。目前臺灣日月光(ASE)公司和美國安可科技(Amkor)公司， 分別占據(jù)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(chǎn)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(yè)的產(chǎn)量和銷售額均大幅度增長，封裝 業(yè)已成為我國集成電路產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

目前，我國集成電路封裝企業(yè)集中分布在長江三角洲地區(qū)，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(guī)?；?nbsp;產(chǎn)基地。許多國外大型集成電路生產(chǎn)企業(yè)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(yè)的市場發(fā)展，推動了為其所配套的封裝材料業(yè)的發(fā)展。 從SEMI的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可了解到世界主要IC封裝材料生產(chǎn)現(xiàn)狀。

目前，電子產(chǎn)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(shù)越來越多；布線節(jié)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(shù)、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(xiàn)的。封裝材料是實現(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)。國內引線框架生產(chǎn)工藝為沖制型和 刻蝕型兩大類，現(xiàn)以沖制型生產(chǎn)方式為主流。

2.鍵合絲。鍵合金絲是一種具備優(yōu)異電氣、導熱、機械性能以 及化學穩(wěn)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(yè)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(yōu)于金鍵合絲而被大量采用，國內康強、華微等鍵合絲生產(chǎn)廠家都在積極謀劃投產(chǎn)。

3.環(huán)氧塑封料。環(huán)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(huán)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(chǎn)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(guī)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(yè)目前存在著基礎 薄弱、技術水平低、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模小的現(xiàn)狀，這已嚴重地制約著目前IC 先進封裝的發(fā)展。

制定我國IC先進封裝材料的發(fā)展戰(zhàn)略，必須從國情出發(fā)，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(tǒng)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(fā)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(huán)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