封装材料与技术全解析
一、封装材料概述
封装材料在半导体器件中起着至关重要的作用，包括保护芯片、实现电气绝缘、散热、提供机械支撑以及防潮和防氧化等功能。主要的封装材料有陶瓷材料、固态封模材料（EMC）和液态封止材料（LE）。
（一）陶瓷材料
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特性与应用
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具有优异的热传导与电绝缘性质，其化学组成可调整以实现不同性能，是熔接性封装的主要材料，能为 IC 芯片提供气密性封装保护，可靠性高。在电、热、机械特性等方面表现稳定。
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常用于对稳定性要求高的半导体封装，但工艺自动化与薄型化封装能力逊于塑料封装，工艺温度高、成本高、脆性大，在低介电常数与高连线密度封装中需与薄膜封装技术竞争。
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陶瓷金属化
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厚膜法：通过丝网印刷等微流动直写技术在基板上沉积导电浆料，经高温烧结形成导电线路和电极，适用于大部分陶瓷基板。
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直接覆铜法（DBC）：将铜箔在特定条件下直接键合到陶瓷基片表面，广泛应用于汽车、电力等领域，但存在铜箔厚度大、精度低、气孔等问题。
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薄膜法：是微电子制造中金属薄膜沉积的主要方法，符合未来发展方向。
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（二）固态封模材料（EMC）
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成分组成
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主要成份包括环氧树脂、硬化剂、触媒、填充物、脱模剂、颜料、离子防止剂、添加剂等。.
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硬化反应与作用
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环氧树脂在固化剂作用下发生硬化反应，固化剂活化过氧化物或氮化酸酐促进反应。填料可改善材料性能，如减小热膨胀系数、增加导电导热性等。
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（三）液态封止材料（LE）
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特性与发展
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常温下呈液状且具流动性，与封模材料不同。过去用于低阶 COB 产品，近年来在新一代封装技术中广泛应用，是微电子封装技术变革的代表性材料。
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分类与应用
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主要有液体环氧底灌料（Underfill）和顶部封止（GlobTop）两类。Underfill 用于填充芯片与基板间隙，增强 Flip chip 封装可靠性；GlobTop 用于芯片包覆。
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二、封装材料市场与现状
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市场分析
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主要原料包括环氧树脂和无机性 Silica 添加剂。IC 封装的小型化及高密度集积化发展促使封装材料不断改进，减少卤素和锑难燃剂使用，促进液态模封材料实用化。
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日商在全球模封材料市场占有率高，国内 EMC 大部分依赖进口。液态封止材料主要供应商有 Dexter、Hysol 等公司。
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技术现况
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封装材料需具备保护、绝缘、机械强度、特性阻隔等功能，要求配方满足 CTE 差异小、高耐热性、低吸湿性等特性。
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三、导线架与材料
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导线架类型与特点
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包括 DIP、QFP、SOP、QFN 等封装类型，各有不同结构和适用场景。DIP 操作简便但占用空间大；QFP 引线密度高但焊接难；SOP 适用于小型芯片和高密度封装；QFN 更稳定、高效且成本低。
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IC 导线架有单体（分离式）、模块等种类，主要类别包括冲压式、蚀刻式等，不同类型适用于不同领域，主要厂商有长科、顺德等。
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导线架材料特性
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镍铁合金热膨胀系数与硅、氧化铝相近，强度韧性好；复合金属改善单一金属性能；铜合金具有良好电镀性、加工性与热导性质，常用的有铜 - 铁 - 磷合金等系列。理想的引线框架材料应具备高导电、高强度等特性。
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四、导线架制程
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冲压方式
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适用于产量大且成本较低的情况，将带材送入冲床连续冲模冲压，但开模制造耗时且昂贵，常用于已确定市场潜力的芯片封装。
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冲压模具设计要点包括模具间隙、压料板、冲切加工顺序、母模形式、调整站设计、模具刚性与导引方式等，其需求发展趋势为模具小型化和组件高精度化。
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化学蚀刻制程
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较冲压模具制作快且造价低，但产量提升有限且成本高，用于未确定市场潜力的新开发芯片封装。包括光罩设计制作、材料前处理、光阻涂布、双面曝光、显影、蚀刻、去膜清理等流程，各环节需注意相关参数和质量控制。
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电镀制程
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片状和卷状导线架在电镀制程中有不同处理方式，脚数多的导线架需经贴布制程固定内引程位置，电镀过程包括超音波溶剂清洗、电解脱脂等多个步骤。
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五、导线架市场与现状
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IC 导线架是铸模基地骨架和散热途径，设计考量引脚配置等因素，封装形式以 QFP 和 SOP 为主，供应厂商以日本厂商为主，国内部分厂商在制程技术和新导线架研发上有进展。
六、基板类型
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功能与特点
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应用于 BGA、CSP 与 Flip Chip 等封装元件技术，保护、固定、支撑芯片，增强导热散热性能，实现电气和物理连接、功率分配、信号分配等功能，开发目的是满足高 IO 数需求、获得良好电气性能和可靠性、缩短信号延迟时间。
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IC 基板和 PCB 基板有区别，封装基板更倾向于精密化与微小化，线宽 / 线距是核心差异。
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分类方式
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按封装类型分为 BGA 基板、倒装芯片（FC）IC 基板等；按键合技术分为 Wire Bonding、Flip Chip Bonding 等；按材料属性分为刚性和柔性，材料包括有机树脂、陶瓷、复合材料等，不同类型有各自优缺点。
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七、基板材料
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各类基板材料特性
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环氧（FR - 4）基板：TG 为 140°C 的环氧积层板应用广泛，具有低吸湿性、高温特性好、与环氧胶亲和、成本低、介电强度高、强度重量比高、防潮、电损耗性能好等优点。
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BT 基板：由双马来酰亚胺三嗪树脂聚合而成，Tg 点高、耐热性好、可难燃处理、介质常数及散逸因子小、耐化性和抗溶剂性良好、绝缘性佳，可克服 wire bonding 和封装测试中的一些问题。
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Aramid 纤维基板：耐热性及绝缘性能好，化学性能稳定，抵抗性强，但高温特性与电路板不匹配，机械加工特性不佳。
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陶瓷基板：是大功率电力电子电路基础材料，机械应力强、导热率高、绝缘性好、热循环性能好、可刻蚀图形、无污染、使用温度宽、热膨胀系数接近硅，包括 Al2O3 基板、BeO 基板、AlN 基板等，还有 HTCC、LTCC、DBC、DPC、LAM 等技术类型。
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八、基板制程与现状
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制造程序与技术难点
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制造程序包括载板制备、双面和真空层压板 ABF 放置、金属热压、激光打孔、化学镀铜、干膜层压、电解镀铜、去除干膜、闪光刻蚀及退火等步骤，技术难点涉及压合、微孔制造、图案化和镀铜技术等方面。
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制程对比与市场情况
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减成法在铜板上先整板电镀再蚀刻，包括全板镀铜和局部线路镀铜，是常见且成熟的工艺，但存在侧蚀问题；加成法在绝缘基板上曝光后化学沉铜，早期有技术局限，现在有所改进；半加成法需镀二次铜，分为改良型半加成法和半加成法。三种方法在工艺、性能、环境影响等方面各有特点。
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全球前十大封装基板厂商多为 PCB 厂或基板厂，市场份额分布不同。中国封装基板市场规模和产量呈一定趋势变化，深南电路封装基板收入也有相应变化。
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