一类新型抄板在20世纪90年代末得到迅速兴起,它给PCB产业又开拓出一个具有相当大发展潜力的新市场,它就是IC解密封装基板(又称IC载板)。IC解密封装基板在封装中所起到的功效作用主要是:提供了芯片与PCB母板之间不同线路的过渡;提供了对搭载在该基板上芯片的保护、支撑、散热通道;形成其标准的安装尺寸。随着近几年世界微电子产业高速发展,IC封装基板的需求市场越来越大,其在IC解密封装的技术构成中的重要地位也越来越突出。
在芯片解密封装产品中,由于电子安装向着高密度、小体积化方向发展,使得窄间距、多引脚的面阵列安装形式成为现今的发展主流,并以BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Scale Package)、DCA(Direct Chip Attach)品种发展为最快。这类封装产品制造中所用的基板,多以有机材料的多层板为主。它所占整个面阵列封装产品成本的比例是相当高的。以BGA为例,约占40-50%。而倒装芯片接合形式的封装产品,基板所占总成本比例高达70-80%。
在表面安装技术发展的驱动下,于1987年左右Citizen公司开始着手开发塑封球栅面阵列的封装产品(即BGA)。而后,Motorola、Compag等公司也随即加入了开发BGA的行列中。1993年Motorola公司率先将BGA应用于移动电话中。同年,Compag公司也在工作站、电脑上得到应用。几年前起,Intel公司在电脑的CPU中(即奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ、奔腾Ⅳ中),以及芯片组(即850Chipset)中开始使用BGA。这对BGA应用领域更快地扩展,起到一种推波助澜的作用。目前BGA已成为极其热门的芯片解密封装技术。其全球市场规模在2000年已达12亿块。预计在2005年其市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。在此种发展趋势下,BGA基板市场需求也将有很大的发展。
世界著名的咨询、调查公司--Prismark公司将目前市场上的BGA基板分为五大类型:
①PBGA(Plasric BGA)基板:一般为2-4层的有机材料基材构成的多层板。它的尖端产品是积层法多层板。在2000年以前,基材树脂多采用BT树脂,但近一、两年来采用高Tg、低热膨胀系数的环氧村脂基材逐渐增多。PBGA的芯片与基板间的电气连接是以引线键合(Wire Bonding,简称WB)为主流。
②CBGA(Ceramic BGA)基板:为陶瓷基板,芯片与基板间的电气连接常采用倒装芯片(Flip Chip,简称FC)的安装。
③FC BGA(Filp Chip BGA)基板:为刚性多层基板。多采用积层法多层板结构。芯片与基板采用FC键合。
④TBGA(Tape BGA)基板:基板为带状挠性的1-2层的PCB。基材以聚酰亚胺薄膜为主流。近两年,还出现了液晶聚合物薄膜基材、环氧树脂薄膜基材、薄型(
⑤CD PBGA(Carity Down PBGA)基板:系指封装中央有方型低陷的芯片区(又称空腔区),且这种空腔区朝下,外围分布焊球的封装基板。这种封装多是高功率BGA,基板上还加贴散热片。基板多为2-4层有嵌条的多层板。基材要求高耐热性。
在2000年间,整个上述五大类BGA的世界封装基板市场需求量中,PBGA基板约占有70%的比例。预测至2005年,PBGA占整个BGA需求量的比例,将维持在这个比例左右。这主要因为:PBGA基板在价格、重量上都低于陶瓷基材的封装基板。在工艺性上也优于后者,且很适应于IC封装基板追求轻薄短小、高密度化发展的需求。
Prismark公司还对焊球间距小于或等于
2000年日本IC解密封装基板的产值占全世界该类基板需求市场的约80%,2001年也勃勃80%,日本在芯片解密封装基板上,不但在市场上独占霸主地位,而且在制造技术上也处于领先。特别是作为高档次封装基板的积层法多层以板,近年在日本得到较大发展。
由于IC封装基板在日本获得较大发展,日本印制电路工业协会(JPCA),自1999年起,将此类基板在调查、统计时单独从一般印制电路板中分出,称为模块基板(Model Substrate)。模块基板中包括五小类:刚性BGA(CSP)基板;挠性TAB基板(即TBGA基板);MCM-C用陶瓷基板、MCM-L用有机材料基板;积层法多层板类封装基板。根据JPCA调查、统计,日本国内模块基板产值在2000年为4037.2亿日元(约合37.4亿美元),2001年预测为4659.7亿日元(约合38.3亿美元)。其中刚性BGA基板的产值占整体模块基板产值的49.3%,为最高;其次分别为MCM-C用陶瓷基板(占19.9%)、挠性TAB基板(占11.5%)和MCM-L用有机材料基板(占9.5%)。2000年日本BGA基板的市场为40亿块,预计2001年将达到50亿块。
目前台湾十分重视发展近年新兴而起的芯片解密封装基板业。2001年,台湾IC封装基板产值预计达到148亿台币,比2000年增长了23%。2001年台湾芯片解密封装基板产值约占世界整个IC封装基板产值的9%-11%。比1999年在全世界所占的比例数上升了约3%。至2001年,该类基板的生产厂家增至约15家(见表1所示)。
表1 台湾IC解密基板部分厂商现状
厂家 技术来源 2001年产能
(万块/月) 主要应用封装品种 备注
华通 自行研发、Tessera 650 CSP、FC BGA 外销为主
旭德 工研院、(日)Sunise Devise 600 PBGA、Mini BGA
日月宏 自行研发 100 PBGA
全懋 (日)富士机工、自行研发 1500 PBGA、CSP
欣兴 自行研发 1000 CSP
南亚 自行研发 575 BGA、CSP
亚洲微电 工研院、(日)住友 1500 TBGA(TAB)、CSP
大洋 (美)Merix 1000-1200 PBGA、CSP
耀文 (美)Prolinx 2000 VBGA、LBGA、CSP
台丰 (日)JCI 1000 PBGA、CSP 外销为主
欣基 来自日本 250 PBGA、CSP 外销为主
景硕 自行研发 700 EBGA、CSP、PBGA
台湾IC解密封装基板的主要生产技术的来源为三方面:企业自行研制;台湾工研院研制开发成功后,向企业进行技术转让;由美、日引进或采用合作。其中由海外引进,占整个台湾该类基板技术构成的一半左右。在刚性BGA(CSP)基板生产中,以全懋、华通、旭德、南亚、大洋、台丰实力雄厚,其中华通、台丰、欣基所生产的芯片解密封装基板则以出口外销为主。2001年1月正式从楠梓电子独立出的亚洲微电子公司,是目前台湾唯一具有生产TAB(TBGA)基板能力的厂家。在TAB基板的竞争力上,可与韩国TAB基板生产厂家的生产能力接近。它的TAB基板的产值约占全世界TAB基板总产值的5%。台湾有关市场专家预测,台湾全懋精密电子公司今后将会成为台湾芯片封装基板生产最高的厂家。有可能几年后会取代日本的IC解密封装基板大型厂家JCI和Fujitsu厂商的市场地位。该公司的二、三期生产基板的扩建工程,已于2001年底基本完成,使CSP、Mini BGA、EBGA、FCBGA等基板的生产能力获得很大增加。台湾耀文电子公司与美国Prolinx公司签定了合作协议,为其化工生产V—BGA基板。V—BGA基板生产技术难度较高。它是由银浆作为层间互连的导通材料、有积层法制作的基板。基板层间有两层厚度达到
目前台湾在推进IC解密封装基板业的进展中,主要面临着急需解决的两大关键问题:开发出IC封装基板生产用的原材料,以及降低生产成本。