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半導體

IC封裝基板:格局三足鼎立 成本趨于下降

傳統的IC封裝是采用導線框架作為IC導通線路與支撐IC的載具,它連接引腳于導線框架的兩旁或四周。隨著IC封裝技術的發展,引腳數量的增多(超過300以上個引腳)、布線密度的增大、基板層數的增多,使得傳統的QFP等封裝形式在其發展上有所限制。20世紀90年代中期一種以BGA、CSP為代表的新型IC封裝形式問世,隨之也產生了一種半導體芯片封裝的必要新載體,這就是IC封裝基板(IC Package Substrate,又稱為IC封裝載板)。
近年來,BGA、CSP以及Flip Chip(FC)等形式的IC封裝基板,在應用領域上得到迅速擴大,廣為流行。世界從事封裝制造業的主要生產國家、地區在封裝基板市場上正展開激烈的競爭局面。而這種競爭焦點主要表現在IC封裝中充分運用高密度多層基板技術方面以及降低封裝基板的制造成本方面。因此,可以說,IC封裝基板已成為一個國家、一個地區在發展微電子產業中的重要“武器”之一,是發展先進半導體封裝的“兵家必爭之地”。
PCB業發展中的“黑馬”
世界IC封裝基板發展到目前為止可劃分為三個階段:1989年-1999年為第一階段,它是封裝基板初期發展的階段。此階段以日本搶先占領了世界IC封裝基板絕大多數市場為特點。2000年-2003年為第二階段,是封裝基板快速發展的階段。此階段中,我國臺灣、韓國封裝基板業開始興起,與日本逐漸形成“三足鼎立”瓜分世界封裝基板絕大多數市場的局面。同時封裝基板獲得更加大的普及應用,它的生產成本有相當大的下降。自2004年起為IC封裝基板的第三階段。此階段以FC封裝基板高速發展為鮮明特點。更高技術水平的MCP(多芯片封裝)和SiP(系統封裝)用CSP封裝基板得到較大發展。世界整個IC封裝基板市場格局有較大的轉變,我國臺灣、韓國占居了PBGA封裝基板的大部分市場。而倒芯片安裝的BGA、PGA型封裝基板的一半多市場,仍是日本企業的天下。
市場調研機構Prismark公司在2005年4月公布的PCB最新統計結果表明,2005年世界各種類型的PCB的總銷售額為406.36億美元。
在PCB的各類品種中,IC封裝基板是近幾年生產量高速發展的一類PCB品種。2000年至2005年間它的銷售額和產量的復合增長率分別達到了42.0%%和187.7%%,這種高增長率僅次于微孔板品種,排名第二。有關統計資料表明,IC封裝基板的銷售額由在2004年、2005年分別占整個PCB銷售額的9.3%%和12.2%%,到2010年將迅速增加到占15.7%%,它的銷售額預計將達到約85億美元。
在封裝基板各種品種中,以剛性FC-BGA市場增長速度為最快,2005年FC-BGA年銷售額的增長率為96.3%%,產量增長率70.8%%;其次為剛性CSP,它的2005年銷售額的增長率為50.3%%,產量增長率77.1%%。撓性封裝基板在銷售額上2005年比2004年有所下降,但生產量略有提高。陶瓷基板無論是銷售額還是生產量都在逐年下降。
日本、韓國及我國臺灣各有優勢
在2005年占世界封裝基板占總銷售額約90%%的四大類剛性封裝基板中,日本、韓國和我國臺灣所生產的銷售額占87.5%%。
我國臺灣占有66%%的世界PBGA封裝基板,臺灣的全懋精密科技(PPT)、日月宏材料(ASEM)、南亞電路(Nan Ya)、景碩科技(Kinsus)是世界PBGA封裝基板主要生產廠家。但臺灣PBGA封裝基板的市場,2005年比2004年有所減少,而韓國、中國內地的生產這類封裝基板的數量有所增加。
剛性CSP封裝基板在制造的線路微細程度上要比PBGA封裝基板更小,技術難度更高。2005年它的市場,基本的格局是日、中國臺灣、韓三分天下,日本封裝基板原有市場有逐年減少的趨勢,我國臺灣所占有的市場在迅速增加。2005年底以來,以在手機、數碼相機為主要終端用戶的高檔CSP封裝基板世界市場,表現出增長強勁的勢頭,特別是薄型化的CSP封裝基板更表現突出,日、韓、中國臺灣封裝基板廠家都不放棄市場擴大的時機,大力進行發展此類基板的生產。包括日本等覆銅板生產廠也在這種封裝基板用基板材料方面有很大的研發、生產的投入。
裸芯片倒裝式封裝基板(FC-BGA、FC-PGA)目前仍是日本產品占半壁江山(2005年占52%%)。而目前我國臺灣、韓國的同類產品的生產廠(如:南亞電路板、景碩科技、三星電機)在這類封裝基板產品的技術上、產量上還無法與日本的倒裝芯片的封裝基板大型生產企業(如:Ibiden、京瓷化學、新光電氣等)相抗衡。銷售額占整個剛性封裝基板為54.1%%(22億美元,2005年統計數據),高附加值的FC-BGA、FC-PGA封裝基板,具有最大的市場發展前景的封裝基板兩大品種。
在發展IC封裝基板方面,日本、韓國、我國臺灣都有不同的優勢。日本的大多數封裝基板生產廠家本身就是大型封裝生產集團的分公司,因此它的產品在本企業集團內已形成強大的產業鏈;在日本封裝基板生產所采用的原材料、設備、工藝技術都在世界上處于領先地位;他們還在新應用市場的開拓上速度也很快。我國臺灣在半導體產業結構方面較完整、價格低、交期快三方面表現出生產封裝基板方面的競爭優勢。韓國在發展封裝基板方面的優勢,是內需市場廣大,TFT-LCD、通信、DRAM等電子產業強大,以此作為后盾。
封裝基板向更小尺寸發展
2006年初日本電子安裝學會發布了“2005年版電子安裝技術指南”,其中對IC封裝基板的技術發展進行了預測。
當前,在剛性封裝基板中其尖端技術主要表現在剛性CSP和倒裝芯片型封裝基板中。MCP(多芯片封裝)和SiP(系統封裝)目前已開始用于CSP基板中。MCP在移動電話等攜帶型電子產品中得到了采用。而SiP多用于數碼照相機之中。對于CSP封裝尺寸,日本有的封裝基板生產廠在這兩種封裝基板的大生產方面,目前已經可制作3mm×3mm至16mm×16mm范圍封裝基板。它們的引腳數量在300個左右。它們在生產的BGA封裝基板尺寸,現在主流制品在20mm×20mm至27mm×27mm范圍。目前少量生產的最先進的封裝基板,其導線寬(L)/導線間距(S)為30μm/30μm。隨著今后電路圖形的更加微細化,L/S將會在不久發展為25μm/25μm。采用半加成法生產的L/S為15μm/15μm的封裝基板的也在研發之中。


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