编者按
为配合我国电子材料产业领域“十一五”规划的制定工作,使得我国电子信息产业界人士更多、更及时地了解全球及中国在微电子、 光电子材料领域生产、市场、技术的最新进展,本报将推出由中国电子材料行业协会经济技术管理部组织、策划的“电子材料产业评述” 系列文章。
该系列将以“世界及我国电子材料领域的产业及市场发展”为主 题,分别从半导体用硅材料、半导体太阳能电池材料、微电子封装材 料、挠性印制电路板及其基材、液晶显示器用材料、光纤预制棒、集成电路用超净高纯化学试剂等领域,用详细的统计数据,对市场特点、 行业前景、发展趋势进行深入分析,并提出我国加快发展相关产业的建议。该系列文章将从本期开始每周刊登一篇,敬请关注。 技术呈现八大趋势 封装带动材料增长
20世纪90年代中期,由于 BGA、CSP封装方式的引入,IC产业迈 入高密度封装时代。目前它的主要特征及发展趋势是:①IC封装正从引线封装向球栅阵列封装发展。②BGA封装正向增强型BGA、倒装片积 层多层基板BGA、带载BGA等方向进展,以适应多端子、大芯片、薄型封装及高频信号的要求。③CSP的球栅节距正由1.0mm向0.8mm、0.5mm,封装厚度正向0.5mm以下的方向发展,以适应超小型封装的要求。④晶 圆级的封装工艺(wafer level package,WLP)则采用将半导体技术与高 密度封装技术有机结合在一起,其工艺特点是:在硅圆片状态下,在芯片表面再布线,并由树脂作绝缘保护,构成球形凸点后再切片。由 此可以获得真正与芯片尺寸大小一致的CSP封装,以降低单位芯片的生产成本。⑤为适应市场快速增长的以手机、笔记本电脑、平板显示等 为代表的便携式电子产品的需求,IC封装正在向着微型化、薄型化、不对称化、低成本化方向发展。⑥为了适应绿色环保的需要,IC封装 正向无铅化、无溴阻燃化、无毒低毒化方向快速发展。⑦为了适应多功能化需要,多芯片封装成为发展潮流,采用两芯片重叠,三芯片重 叠或多芯片叠装构成存储器模块等方式,以满足系统功能的需要。⑧ 三维封装可实现超大容量存储,有利于高速信号传播,最大限度地提 高封装密度,并有可能降低价格,因此,它将成为发展高密度封装的 一大亮点。
从封装产业角度来看,集成电路产业已经逐步演变为设计、制造 和封装三个相对独立的产业。根据SEMI资料,2003年-2007年集成电 路制造业与封装业产值预测对比如下图所示:
目前台湾日月光(ASE)公司和美国安可科技(Amkor)公司, 分别占据世界前两大封装测试厂的位置。而新加坡新科封装测试(STATS) 公司与金朋(ChipPAC)公司于2004年三季度起正式合并后,实 力大增,其封装产量已与台湾第二大封装测试厂家———矽品公司不相上下(见下图)。
近年国内集成电路封装企业的产量和销售额均大幅度增长,封装 业已成为我国集成电路产业的重要组成部分。2004年我国集成电路封 装业的销售收入为282亿元,比2003年增长14.63%。
目前,我国集成电路封装企业集中分布在长江三角洲地区,并已 形成以北京、上海、天津、江苏、广东为主的集成电路封装规模化生产基地。许多国外大型集成电路生产企业在中国建立了独资的集成电 路封装厂,如Motorola、Intel、三星、AMD等。
IC封装业的市场发展,推动了为其所配套的封装材料业的发展。 从SEMI的最新统计数据,可了解到世界主要IC封装材料生产现状(见 下图)。 我国封装材料业现状喜忧参半
目前,电子产品高性能、多功能、小型化、便携式的趋势,不 但对集成电路的性能要求在不断提升,而且对电子封装密度有了更高的要求。其中包括:封装的引脚数越来越多;布线节距越来越小;封 装厚度越来越薄;封装体在基板上所占的面积比例越来越大;需要采用低介电常数、高导热材料等。这些更高要求,是伴随封装技术进步 和封装材料性能改进而实现的。封装材料是实现封装新技术的依托,封装技术的进步,要求其材料在性能有所提高,以适应新技术条件。 封装技术的变革,也带来了封装材料市场格局上的转变。
1.引线框架。引线框架作为集成电路的芯片载体,是一 种借助于键合金丝实现芯片内部电路引出端(键合点)与外引线的电气 连接,形成电气回路的关键结构件。
目前,国内引线框架生产单位共有十余家,主要从事二极管、三 极管和集成电路引线框架的生产。国内引线框架生产工艺为冲制型和刻蚀型两大类,现以冲制型生产方式为主流。根据SEMI预测,到2005 年后,引线框架国际市场将萎缩,但对于国内来说,由于封装技术水平参差不齐,需要引线框架的封装企业还很多,对引线框架需求反而 有一定增长,并带动对引线框架铜带的需求。
2.键合金丝。键合金丝是一种具备优异电气、导热、机械性能以 及化学稳定性极好的内引线材料。从1995年到2004年,我国键合金丝市场年均增长率达到了38.33%左右。即使是在全球半导体业不景气的 2001年,我国键合金丝生产的年增长率还达到60%。2004年,国内总需求量为10000公斤,国内厂家的总产量约6800公斤左右,其中以山 东招远贺利氏公司规模为最大,它2004年产量为5779公斤,占国内产量80%以上。国内2002年键合金丝产需大体平衡,2003年后需求量的 增长明显快于生产量的增长。
3.环氧塑封料。环氧塑封料是IC封装的非常重要的结构材料之一。 目前90%以上的集成电路是采用环氧封装料封装的塑封电路。2004年我国国内封装塑封料总用量在27000吨左右,国内厂商2004年塑封料 产销量为17500吨左右,进口塑封料在9500吨左右。预测在2007年国内环氧塑封料厂家规划总生产能力可达到52000吨,与2004年同比将 增长62.5%。
4.焊锡球。目前,国内使用的焊锡球产品90%以上靠进口,主要 来自日本、美国、欧洲、韩国等地。如:日本千住金属公司、日本SAOHAR (三禾)公司、美国阿尔法公司、我国台湾台庆精密电子公司及法国、 韩国公司等在我国内地都有代销商。安徽精通科技有限公司正在进行焊锡球生产厂的建设工程,待全工程完成后将拥有年产焊锡球4000亿 粒的规模。最近的一期工程(年产能1500亿粒)已竣工投产。这使得我国焊锡球大量依赖进口的局面将会得到初步的改善。
5.BGA/CSP用高密度封装基板。高密度多层封装基板主要在半导体芯片与常规PCB之间起到电气过渡的作用,同时也为芯片提供 保护、支撑、散热的作用。我国新型封装基板制造业目前存在着基础薄弱、技术水平低、产业化规模小的现状,这已严重地制约着目前IC 先进封装的发展。
制定我国IC先进封装材料的发展战略,必须从国情出发,把研究 重点放在先进封装BGA、CSP、MCM所需先进材料上,同时还应兼顾目前仍量大面广的、传统的表面安装型封装所需的材料,并考虑未来先 进封装SiP等所用的材料,这样才能拉动我国集成电路封装全面、快速的发展。目前,集成电路封装技术增长速度最快的是BGA与CSP,它 们也是未来五到十年的主要封装形式,与之配套的材料需求必将有大幅增长。这也必然导致BGA与CSP用基板、焊锡球、液体环氧封装料、 导电胶粘剂等市场前景看好。
不同的封装形式对应不同的封装材料,新封装形式的崛起必然带 来对新的封装材料需求的增长,而谁能先占领这部分市场,就意味着 掌握了先机,把握了主动权。