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2024年12月28日发(作者:qt下载官网下载)
标准实践
封装基板标准现状与发展方向
李其聪 曹可慰 吴怡然
(中国电子技术标准化研究院)
摘 要:
封装基板是用于承载芯片的线路板,主要起到芯片的电气连接作用,同时为芯片提供保护、支撑、散热作用,并实现
多引脚化,其质量很大程度上决定了最终产品的质量。目前我国封装基板的标准化工作还处于起步阶段,随着我国产业的发
展壮大,为封装基板标准填补空白创造了条件。本文从封装基板产业体系发展现状和趋势出发,结合标准现状梳理分析,提
出了封装基板标准成体系化发展的思路和建议。
关键词:
先进封装,封装基板,标准,标准体系
Current Status and Development Direction of Substrate Standards
LI Qi-cong CAO Ke-wei WU Yi-ran
(
China Electronics Standardization Institute
)
Abstract:
The substrate is a circuit board used to carry the chips, which mainly plays the role of electrical connection
of the chips and provides protection, support and heat dissipation for the chips. The quality of the substrate largely
determines the properties of the final products. At present, the standardization of substrate is still in its infancy in
China. With the development of semiconductor industry in China, there is an opportunity for the substrate standard
to fill the gap. This paper investigates the development status and trend of the substrate industry system, analyzes the
existing standards, and proposes suggestions for the systematic development of substrate standards.
Keywords: advanced package, substrate, standards, standards system
0 引 言
传统的集成电路封装是以引线框架作为导通
线路和支撑电路的载板,主要连接引脚于框架的
四周。随着封装技术的发展,QFP等框架类的封装
形式无法满足多引脚的产品需求,以BGA、CSP为
代表的先进封装逐渐发展,先进封装对应的封装
基板开始占据更多市场。国际电子工业联接协会
(IPC)调查报告认为,先进封装是未来半导体产
业发展的关键和驱动力,可推动IC超大规模化发
展
[1]
。对于IC技术发展,由于芯片密度增长已经趋
缓,因此未来集成电路高密度多功能会越来越依
作者简介:李其聪,博士,主要研究方向为电子材料标准化。
曹可慰,博士,主要研究方向为电子材料标准化。
吴怡然,硕士,主要研究方向为电子材料标准化。
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赖于先进封装。封装基板在实现多引脚,缩小封
装尺寸,提高布线密度等方面具有突出优势,是
先进封装环节中极为重要的一环
[2]
。根据封装基板
与芯片的连接方式和基板与印制板之间的连接方
式,封装基板可分为四大类:塑封球珊阵列封装
(PBGA)、引线键合晶圆级封装(WBCSP)、倒
装芯片球栅格阵列(FCBGA)和倒装芯片级封装
(FCCSP),表1为封装基板的分类及应用。
表1 封装基板分类及应用
种类
PBGA
WBCSP
FCCSP
FCBGA
主要应用领域
微处理器、数字信号处理器
存储芯片
基带芯片、应用芯片
中央处理器、图形处理器、芯片组
图1 全球TOP10企业封装基板市场份额
CSP等基板领域已相对成熟,MEMS系统封装基板
全球市场占有率已突破30%;兴森科技产品现已通
过三星认证,主要产品包括PBGA、FCCSP;珠海
越亚的射频芯片封装基板全球市场占比达到25%,
无芯封装基板已向安华高科等供货多年
[5]
。
1 国内外产业现状和发展趋势
随着智能手机的普及和智能制造,5G应用,
智能驾驶的快速发展,全球半导体市场出现了供不
应求的市场格局,同时也带动了封装材料市场规模
的持续快速增长。根据行业权威机构统计,全球封
装材料市场规模204亿美元,其中封装基板市场规
模达到67.3亿美元
[3]
。
全球封装基板市场基本由中国台湾省、日本、
韩国等企业占据。中国台湾省基板企业领跑全球,
其中欣兴电子占基板市场总产值的20%,是基板市
场中的龙头企业。日本企业主要引领全球封装基板
企业的发展方向和技术水平,如:揖斐电、新光电
器、京瓷等企业在封装基板市场上有较大的份额。
TOP10企业市场占有率高达85%,具体市场份额占
比如图1所示。
中国企业虽起步较晚,但由于市场规模巨大,
所以成长较快,未来可期,代表企业有深南电路、
兴森快捷、珠海越亚等
[4]
。深南电路在FCBGA、
2 封装基板国内外标准现状
2.1 国外标准体系及标准现状
封装材料的行业分类,按照GB/T 4754-2017的
分类方式,属于C3985电子专用材料制造,其中的
互联与封装材料。封装材料没有对应的国际标准,
ASTM和JEDEC中也没有相关材料标准,相关标准
集中于国外先进团体标准SEMI标准中。SEMI标准
中封装基板标准共12项,其中产品标准11项,方法
标准1项,均为陶瓷基板相关标准。但目前在基板
领域,SEMI标准的技术指标偏低,且多根据产品
的型号来制定产品标准,标准的颗粒度过细,通用
性较低,且缺乏先进封装用封装基板标准。
2.2 国内标准体系及标准现状
目前我国的PBGA、WBCSP等封装基板已基本
实现国产化替代,是我国封装材料的潜在长板产
品,但封装材料中的FCCSP、FCBGA等基板仍是典
型的短板材料。封装基板的原材料中极薄铜箔、树
脂、阻焊油墨、激光干膜等关键材料在技术上仍未
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实现突破,需完全依赖日韩等国进口。
我国电子材料领域标准以国家标准、电子行业
标准为主,也包括少数有色行业标准和化工行业标
准,由于我国的封装产业相对国际发展较晚,因而
标准化工作进程也较慢,此外国内对于标准的整合
力度较大,标准颗粒度普遍高于SEMI标准,因此
封装材料标准只有18项,相比SEMI标准更少。但
现行标准中也没有封装基板相关的标准,只有一项
国家标准《刚性有机封装基板通用规范》在研,该
标准由兴森快捷电路科技有限公司牵头,全国半导
体设备和材料标准化技术委员会(TC203)和全国
印制电路标准化技术委员会(TC47)联合归口管
理,该标准只对刚性单、双面和多层封装基板进行
技术规范,与封装基板产业发展相比,仍存在大量
标准空白。
3 标准化发展建议
虽然通过国标体系优化工作,对封装材料进行
统筹规划,按产业体系分类分级方式优化重构标准
体系,但体系中封装基板的标准与产业发展形势要
求仍存在差距,因此建议从以下3方面加快封装基
板的标准化发展步伐。
3.1 统筹规划标准体系设计
我国在先进封装领域中封装基板的全球价值
链位置仍偏低,核心材料、技术仍受制于人,因此
产业发展的关键行动是推动产业链升级,力推自
主研发、国产化,使得关键环节自主可控。在未来
图2 封装材料标准体系
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我国封装产业转型升级的重点应解决产业链中的
瓶颈和制约,对产业链中的先进封装用封装基板这
一薄弱环节应统筹资源发展、集中力量攻关,提升
基础材料和工艺的产业发展水平,着力优化产业配
套半径,建立关键产业配套备选清单,以“链主企
业”带动全产业链创新。TC203现已完成国标体系
优化,电子材料标准体系相较之前有较大改变,其
中封装基板位于封装材料标准体系中,产品标准根
据封装应用大类展开分类,方法标准则根据相关
性能测试进行分类,同时与先进封装工艺标准紧密
联系,将关键工艺指标和封装基板产品研制同步推
进,服务产品的验证导入。封装材料标准体系如图
2所示。
3.2 加强短板材料标准研制
当代科学技术的迅猛发展和全球经济一体化
进程的推进,标准化已经渗透到现代科技发展的前
沿,促进高新技术转化为新的生产力,形成新的经
济增长点,实施标准战略已经成为我国加强自主创
新,建设创新型国家战略的重要组成部分。虽然我
国短板产品近几年有较大突破,但是国内制造企业
对于新技术的掌握以及产品设计和制造质量的控制
手段等方面仍同国外存在较大差距,因而制定拥有
自主知识产权的短板材料标准不仅可以起到固化科
技创新成果,助力产品推广实施,促进形成研发合
力,更是推动我国整个封测产业的保障。
3.3 先进标准支撑质量提升
与此同时,随着人工智能、5G、大数据为代
表的新基建国家战略的推进,高密度、高速率、高
可靠性、低功耗和低时延的技术要求催生出以系
统级封装技术为代表的一系列复杂的先进封装技
术,将为整个封测行业带来广阔的发展前景。目前
封装基板的产品分类仍多根据下游客户进行定制化
生产,因而需要建立完善的标准技术指标体系和测
试方法体系从而规范基板产业的发展,保障质量检
测,从而促进质量升级。而且我国具有自主知识产
权的先进封装基板标准尚属空白,因而急需聚焦先
进封装,完善标准体系,引领封装产业升级。
参考文献
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Bannockburn: , 2022.
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