芯片先进封装CoWoS用的材料有哪些公司在供?

科技   2024-12-01 19:44   上海  

前几天看到一个朋友在朋友圈贴出了以下这张图,原图应该是出自著名的半导体行业研究机构Semi。

CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)是一种2.5D、3D的封装技术,可以拆成CoW和WoS两个部分。CoW(Chip-on-Wafer)意思是指将芯片堆叠,而WoS(Wafer-on-Substrate)则是把芯片堆叠在基板上。因此,CoWoS的意思就是把芯片堆叠起来,并封装在基板上,并根据排列的形式,分为2.5D与3D两种,此封装技术的好处是能够减少芯片的空间,同时还能减少功耗与成本。台积电开发出这个技术,现在也成为芯片封装行业的热点。


作为一个材料行业的人士,对封装不太了解,但是感兴趣里面用的材料,所以研究了一下里面的那些材料并查一下那些logo,到底是哪些公司?


Silicon Wafer

硅晶元,这个产品胶膜材料行业的人应该也不会去关注。日本的信越化学和胜高、台湾环球晶圆、德国Siltronic和韩国SK Siltron,五大硅片厂商。


TIM

Thermal interface material,热界面材料,这几年用于电子汽车行业的散热材料市场发展非常迅猛,但是整体的技术水平没有提高,这个也是和材料的性能极限有关,而用于接触裸芯片的散热材料,行业也经常叫TIM1散热材料,供应格局变化不大。由于这类产品需要更高温度范围的耐候性,以及低析出渗硅油的要求,一直的美国DOW陶氏,日本信越等国际大厂在供,收购贝格斯的汉高和收购莱尔德的杜邦以及3M也都是材料大厂,另外上面一家铟泰,好像只是专注在半导体封装行业吧?在其他行业的散热推广,听说的不多。


NCF

Non Conductive Film,非导电胶膜。新型高密度封装结构的出现,限制了传统毛细管底部填充料在其中的流动能力,降低了可靠性。为了克服这些问题,芯片间的互连方式从使用“毛细管底部填充料+回流”向使用“NCP/NCF材料+热压工艺”转变,后者更加适应紧凑空间条件下封装保护的要求。同类型的还有DAF,Die Attach Film等。用于芯片堆叠或者芯片与载板之间的粘接填充。

这个膜的话,应该是日东,汉高等公司比较多,收购了日立化成的力森诺科。而上图东丽的话,有另外一个芯片封装用的保护膜。


LMC

Liquid Molding Compounds,液体环氧塑封料。和EMC,Epoxy Molding Compounds也接近,封装包裹芯片的环氧胶水。是半导体封装的一种热固性化学材料,是由环氧树脂为基体树脂,混合高性能酚醛树脂,特殊固化剂等,加入硅微粉等填料加工而成,主要功能为保护半导体芯片不受外界环境的影响,并实现导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能。由于日本环氧塑封料厂商掌握了核心的技术,主要份额为日系企业所垄断,包括长濑化学,住友电木,力森诺科,信越等,还有德国汉高。


Underfill

底部填充胶,虽然国内这一块研究的胶水公司非常多,低端一点应用的也有不少国产。先进封装的话,应该还是日本的纳美仕,德国汉高,日本长濑化学,日本力森诺科,但是麦德美爱法好像听说不多么。可能还有日本松下,日本信越等。

先进封装需要更多层的底部填充胶。

RDL Material (PSPI)

Re-distributed layer,重布线层,使用PSPI光敏聚酰亚胺,工艺看起来也是涂布或者沉积绝缘层,镀导电层,然后显影蚀刻剥离等工艺制作需要的线路。反复几次,建立一个多层的线路结构。而作为重要的原料,一种重要的光刻胶产品,光敏聚酰亚胺还是垄断在外企手里,比如东京应化,东丽,富士胶片,捷时雅,杜邦,旭化成,HD Microsystem,还有中国的强力新材,这个可能目前还不行吧,只能试试显示行业。


Substrate Core

封装基板的核心基材,这个可能上图作者列出来的几家是BT树脂的供应商吧,作为IC载板是高端的PCB印刷线路板,最常见的是环氧树脂,而载板用BT树脂和ABF树脂作为绝缘粘合层。BT树脂用于MEMS、通信和内存芯片、LED 芯片封装,BT树脂是一种热固型树脂,是日本三菱瓦斯化成公司(Mitsubishi Gas Chemical Co.)在1980年研制成功。是由Bismaleimide及Trigzine Resin monomer二者反应聚合而成。目前还有力森诺科,韩国斗山,和松下。


Glass Fiber (low Dk)

低介电常数玻璃纤维,封装基板是高频传输,需要使用低介电常数的材料,保证信号传输的稳定性,所以这也是特殊的材料。就像前几年5G材料热门的时候,就是需要低介电材料,比如PTFE,改性PI等。

覆铜板中应用的电子玻纤布主要有E-玻纤布(Electrical Glass, E-glass)、扁平E-玻纤布(Miracle Super Glass, MS-glass)和NE-玻纤布(NE-glass)三种。NE-玻纤布是日本日东纺织株式会社(Nitto Boseki Co., Ltd)为印制电路板研发的低介电常数和低介质损耗角正切的玻璃纤维,与E-玻纤布相比,NE-玻纤布具有更低的介电常数和介质损耗。生产这个产品的还有美国AGY,日本旭化成和台湾台玻集团。


Build Up film

层间绝缘膜,对于封装载板,低端一点的芯片使用BT树脂等,而高端芯片使用日本味之素的ABF层间绝缘膜。很难相信这是一家日本生产味精的公司,利用味精生产中的副产物为原料,跨界开发出了这个最高端的产品。同时也有类似的,是日本积水和台湾精化科技。


Solder Ball

锡球,用于导通互联的焊接材料。行业知名的是SMIC日本千住,台湾昇贸,台湾恒硕,韩国德山和美国麦德美爱法。


Solder Mask

阻焊层,也叫Solder Resist,是封装基板的最外层的保护层。这个在PCB行业非常普通,但是封装基板用的要求更高。目前供应的是日本力森诺科,太阳油墨,日本田村。


C4 Bump

倒装芯片,英文全称:Flip Chip,简称:FC,倒装芯片问世,当时为其冠名为C4(Controlled Collapse Chip Connection),即“可控熔塌芯片互连”技术。可以通过小的球形导电材料实现,这种导电球体被称为Bump,制作导电球这一工序被称为Bumping。当粘有Bump的晶粒被倒装并与基板对齐时,晶粒便很容易的实现了与基板Pad(触垫)的连接。相比传统的引线连接,Flip-Chip有着诸多的优势,比如更小的封装尺寸与更快的器件速度。而做这些导电材料的又是一些日本公司,日本千住金属,日本制铁等。


半导体先进封装行业,大量充斥着美国日本的企业,很多时候芯片行业以外的群众,觉得芯片行业,目前就是被光刻胶和ASML的光刻机制约着,一旦突破,中国制造业就不会受制于人了,真是幼稚的想法,还有无数个技术壁垒呢。


当然在当前的国际大环境下,中国投入了大量资源在半导体相关行业,有很多国内的企业都在倾力研究,很多封装厂也考虑有个“备胎”,虽然不一定用来替代国外,但是这个国产备胎不能少,所以国内的材料同行们,先安心当个备胎吧。



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