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半导体封装材料的详细介绍

发布时间:

2023/01/09 20:13

半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程.整个封装流程需要用到的材料主要有芯片粘结材料、陶瓷封装材料、键合丝、引线框架、封装基板等.

在晶圆制造工艺中,主要用料为硅片、靶材、抛光材料、光刻胶、高纯化学试剂、电子特气和化合物半导体,其中,硅片、电子特气、光掩膜版、抛光材料等用量较大;在封装测试中,主要材料为封装基板、引线框架、陶瓷封装体和键合金属线,其中,封装基板、键合丝等是较为主要的材料。

半导体材料作为半导体产业链上游的重要环节,在芯片制造过程中起着关键作用。半导体材料主要分为基体材料、制造材料和封装材料。其中,基体材料主要用于制造硅晶圆或化合物半导体;制造材料主要是将硅晶圆或化合物半导体加工成芯片所需的各种材料;包装材料是包装和切割芯片时使用的材料。本文主要介绍了半导体制造和密封测试中涉及的主要半导体材料。

这里有的行业趋势、工艺分享、技术路线、商业化进程等,为IC设计、封装测试厂、探索先进封装工艺的、半导体软件企业、半导体封测设备及材料企业等拓展思路。

散热则是通过封装材料的特殊性及其他技术手段在封装过程中为中的半导体芯片安排一定降温装置,以帮助其散热。

介绍,后摩尔时代是半导体封装产业发展的黄金期,新装备、新材料、新工艺用于先进封装并将其推向,双方在晶圆级制造封装领域的合作对于5G产业可控将具有十分重要意义。

公司泛半导体材料业务主要包括半导体制程工艺材料、半导体显示材料、半导体先进封装材料三个板块,着力攻克国家战略性新兴产业(集成电路、新型显示)被国外卡脖子、保障供应链的核心关键材料。其中:

硅晶圆、单晶硅、硅片、锗硅材料、太阳能电池用硅材料及化合物半导体材料、电子气体及特种化学气体、靶材、CMP抛光材料、封装材料、石英制品、石墨制品、防静电材、纳米材料等;

半导体封装供应链。支持半导体封装的供应链的结构反映了更广泛的半导体供应链的结构。生产原材料、元器件和设备的供应商为封装公司(OSAT、IDM或代工厂)提供中间产品,这些公司运营大型、无菌、自动化的工厂,加工成品芯片,为将其集成电子产品做准备。重要的是,提供先进封装材料、设备和服务的公司也在传统封装市场竞争,只有极少数公司专门针对先进封装市场提品或服务。

在芯片制造、封测过程中使用到的半导体材料种类亦很繁多,包括衬底、光刻胶、电子气体、溅射靶材、CMP材料、掩膜版、刻蚀液、清洗液、电镀液、封装基板、引线框架、键合丝、塑封材料等众多材料。

按应用环节划分,半导体材料主要分为制造材料和封装材料。主要制造材料包括硅片(硅基材料)、光刻胶及配套试剂、高纯试剂、电子气体、抛光材料、靶材、掩模板等;主要的封装材料包括:引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包装材料及芯片粘接材料等。具体内容如下:

封装中的。半导体制造商约有1000种不同类型的封装产品中,其类型按互连方式区分。互连是将一个半导体芯片成品连接到另一个封装中的互连,其目的是保证半导体和PCB之间发射电子信号的速度与准确性。更先进的封装技术是随着互连密度(通称为输入/输出数)的增加,封装尺寸和功耗逐步减小。

半导体材料为芯片之基,客户粘性较强。半导体材料作为半导体产业链的上游,包括硅片、光刻胶等半导体制造材料和封装基板、引线框架等半导体封装材料,广泛应用于晶圆制造与晶圆封装环节,与半导体设备共同成为芯片创新的引擎。半导体材料成本占比低,但对芯片良率影响很大,下游晶圆厂商轻易不会更换供应商。

根据半导体制造的工艺流程,半导体材料可以被分为制造材料和封装材料两大类。制造材料主要包括硅片、化合物半导体、光刻胶、光掩模、电子特气、CMP材料、溅射靶材和湿电子化学品,用于IC制造;封装材料主要包括封装基板、键合金丝、引线框架、塑封材料等等,用于IC封装测试。

先进封装的材料、设备和服务创新对于未来美国半导体行业的领导地位至关重要。应优先考虑在降低功耗、成本和形状因子的同时提高半导体性能的改进。此外,应优先考虑易于商业化、灵活且可扩展的创新。报告认为,美国应资助与小芯片(Chiplet)和异构集成、设备自动化以及基于这些因素的晶圆级封装相关的先进封装创新。

半导体组装和封装之间界限逐渐模糊,特别是在先进封装领域。半导体组装是指检查制造的晶圆是否存在缺陷,将晶圆切割成可操作的单个芯片,将这些芯片键合到基板或PCB,并包封芯片以保护并连接到较大的电子系统的过程。传统的半导体封装是这一市场的一个组成部分,指的是用于在其保护性外壳中封装和标记芯片、保护芯片免受环境影响,以及处理组装好芯片的最终封装的材料、设备和服务。结合了这两种工艺,并且越来越多地利用前端工艺和装备,例如光刻和计量设备。

另外,京津环渤海区域也是大型集成电路封装和知名光电子器件封装集中分布的市场(、、、、、…)

当前,全球半导体行业景气度仍在持续上行,各地晶圆厂产能正在加速扩充,拉动半导体封装设备需求暴涨并陷入供给缺货状态。加之国外设备厂商普遍交付周期长、价格高昂,在此背景下,国内半导体封装设备迎来了国产替代的发展机遇。

专业生产半导体和电子元器件用封装材料,主要产品有环氧塑封料、环氧粉末包封料两大系列,目前共有30多种产品,用于分立器件、钽电容、IC、红外接收头、压敏电阻、陶瓷电容等半导体元件的封装保护。

根据3M官网资料,该公司广泛布局半导体设备、制造和封装解决方案,其中产品涵盖蚀刻和沉积、半导体化学机械平坦化制程(CMP)和晶圆加工的表面处理材料、先进封装材料、用于芯片传输的载带、晶圆掺杂和离子植入的材料。

封装行业正经历传统封装向先进封装的迭代。半导体封装是芯片制造的后道环节,指将晶圆上的电路引脚用导线接引到外部实现外部电路连接,并起到固定、密封、保护芯片以及增强电热性能等作用。先进封装是指当前较前沿的封装形式和技术,主要有两个发展方向:一个是减少封装实体面积,降低成本,如WLP(晶圆级封装);另一种是将多个芯片整合在同一封装实体内,增加封装内部的整合程度,主要的封装形式包括SiP(系统级封装)和2.5D/3D封装等。

后道先进封装电镀。半导体电镀随着晶圆级封装工艺的发展,在三维硅通孔、重布线、凸块工艺中都需要金属化薄膜沉积工艺,使用电镀工艺进行金属铜、镍、锡、银、金等金属的沉积。

主要业务分为两类,一类为集成电路制造用关键工艺材料及配套设备的研发、生产、销售。另一类为环保型、功能性涂料的研发、生产及相关服务。主要产品包括:晶圆制造及先进封装用电镀及清洗液系列产品、半导体封装用电子化学材料、集成电路制造用高端光刻胶产品系列、氟碳涂料产品系列。

先进封装:是传统半导体封装的组成部分,使用新颖的技术和材料来提高集成电路性能、功率、模块化和耐用性。这些先进封装具有多种优势:时延、更高的带宽、更高的效率和功率输送以及更高的输入/输出密度。

资料显示,的半导体材料主要包括应用于半导体制造及先进封装领域的光刻胶及湿制程电子化学品如显影液、蚀刻液、剥离液、电镀液等,用于集成电路传统封装领域的锡球、环氧塑封料等。

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