封裝基板用于承載芯片,連接芯片與 PCB 母板。封裝基板是一類用于承載芯片的線路板,屬于 PCB 的一個技術分支,也是核心的半導體封測材料,具有高密度、高精度、高性能、小型化及輕薄化的特點,可為芯片提供支撐、散熱和保護的作用,同時也可為芯片與 PCB 母板之間提供電氣連接及物理支撐。
IC基板示意圖,圖片來源:AT&S奧斯特集團
封裝基板的產品工藝不斷地隨著封裝形式演進,層數不斷增加,特別是在以CPU/GPU等為代表的邏輯計算芯片的主流封裝都采用封裝基板(Substrate),在未來相當長的時間內封裝基板(Substrate)不僅不會退出,反而因為芯片功能的復雜性增加,封裝基板將會在越來越多的領域替代傳統的引線框架封裝形式。對于封裝基板生產廠家而言,隨著工藝的復雜性及技術含量的增加,基板的價格及利潤率都會隨之而增加。
根據咨詢機構 Prismark 測算,2021-2026年封裝基板行業有望從 2021 年的 142 億美元增長至 2026 年的 214 億美元,復合增長率達到 8.6%,其中FC-BGA 年復合增速 10%,超越FC-CSP 年復合增速5%。高加工難度與高投資門檻鑄就封裝基板核心壁壘,相關廠商具備先發優勢形成相對穩定的競爭格局,2020 年前十大封裝基板廠商集中度高達 83%。
圖 不同類型的封裝基板針對不同的下游應用
封裝基板細分工藝對應不同的產品,主要可分為三個等級。參照《印制電路信息》入門級產品包括 CSP、PBGA,用于芯片組、DRAM、Flash 產品;一般類包括一般FCCSP 和FCBGA (非CPU 類),可用于通信芯片組、SiP 裝模組;高端類包括復雜FCBGA (CPU 類) 產品,可用于 CPU、GPU 等產品。全球范圍內,中國臺灣的欣興、景碩、南亞,日本揖斐電、奧地利 AT&S 均有涉及高端類產品。
1.伊比登有限公司(Ibiden)
官網:https://www.ibiden.com/
伊比登有限公司(Ibiden Kabushiki-kaisha)成立于1912年,是一家日本電子公司,總部位于岐阜縣大垣市,主要生產印刷電路板和IC封裝等電子相關產品。該公司還生產陶瓷產品,包括用于柴油發動機的微粒過濾器,該公司在歐洲擁有50%的市場份額。Ibiden最初是一家發電公司,后來公司實現了業務和產品的多元化,從發電到電爐產品(1917年至1919年)、建筑材料(1960年)、印刷電路板(1972年)和陶瓷纖維(1974年)。如今,電子元件和陶瓷是該公司的主要產品,客戶包括蘋果公司、英特爾和標致雪鐵龍集團。
IC封裝基板是與IC芯片協同工作的重要部件,IC芯片的附加值越來越高,以匹配更先進的半導體性能。Ibiden在此方面可實現超細布線的導體圖案化技術,專注于SAP(半增材工藝),提供世界一流的微圖案,也正在推動未來半導體半導體圖形化技術的發展。另外,Ibiden的基板還具有高連接可靠性的微型過孔。層與層之間連接的Micro-Via是IC封裝基板最重要的元件之一,Ibiden憑借獨特的對準技術和最先進的激光和金屬種植技術,實現了不僅具有連接可靠性而且具有電氣特性的Micro-Via。
2.京瓷公司
官網:https://www.kyocera.co.jp/
京瓷株式會社(Kyōsera Kabushiki-gaisha)成立于1959年4月1日,是一家日本跨國陶瓷和電子產品制造商,總部位于日本京都,主要制造工業陶瓷、太陽能發電系統、電信設備、辦公文檔成像設備、電子元件、半導體封裝、切削工具以及醫療和牙科植入系統的組件。
京瓷一直在增強和改進SLC技術,以應對IC封裝市場對小型和薄基板的需求。京瓷提供適用于倒裝芯片組件(外圍設備),間距可達35μm;用于SiP應用的薄堆焊層壓板(1-2-1為0.3mmt);適用的環保產品(無鹵素、無鉛)以及各種表面光潔度選擇(鍍金、無鉛焊料涂層、OSP等)。現已可用于移動電話、智能手機的數碼相機的FC-CSP的生產。
京瓷ECU基板采用多層陶瓷,提供高密度電路設計和基板背面的印刷電阻器,且耐高溫、散熱好、可靠性高。其中100 微米通孔、線寬和圖案間隙可用于高密度設計,陶瓷的高導熱性也能提供出色的散熱性能,適用于燃油噴射、自動變速器、電子助力轉向和用于起動機/交流發電機的ECU。
3.神光電機工業株式會社
官網:https://www.shinko.co.jp/
神光電機工業株式會社成立于1946年9月12日,公司主要業務包括層壓封裝 (PLP)、引線框、玻璃金屬密封件、散熱器、陶瓷靜電吸盤的制造和銷售以及IC 組裝和系統模塊組裝。
SHINKO為邏輯、存儲器和傳感器設備的BGA封裝提供使用預浸料的有機基板。2層或4層通孔基板用于要求高可靠性的汽車應用等設備,也可采用多層結構的積層基板用于需要小型化和高密度的半導體封裝。
由于最近PC、服務器等電子設備中IC芯片的性能提高,市場對使用積層工藝的倒裝芯片封裝基板的需求一直在增加。SHINKO提供倒裝芯片封裝基板 DLL,它通過使用半加成工藝、多層結構和出色的電氣特性以及通過使用堆疊通孔結構的設計靈活性而具有精細的線路圖案。
同時,為滿足IC芯片高密度化、高速化的加速發展,對高密度、電性能好、結構更薄的倒裝芯片封裝基板的需求不斷增加。因此,SHINKO開發了具有更薄厚度結構、良好電氣性能和高設計靈活性的無芯封裝(DLL3),這種基板是通過去除存儲器或其他用于智能手機等復雜小型電子設備的芯層而制成的薄型積層基板。
官網:https://www.samsungsem.com/cn/
三星電機(Samsung Electro-Mechanics)成立于1973年,是一家跨國電子公司,在包括韓國的全球范圍內發展成為開發及生產核心電子部件的企業,總部位于韓國京畿道水原市,是三星集團的子公司。該公司生產MLCC、半導體基板、攝像頭模塊、網絡模塊和印刷電路板等芯片部件,從事半導體元件業務。公司成立初期,基于生產Audio/Video部件,為大韓民國部件產品的自主技術奠定堅實的基礎,在上世紀1980年代將業務領域擴大到材料及計算機部件,在1990年代致力于開發芯片元件、移動通信元件、光元件等下一代有望新產品。21世紀以來,以材料、多層薄膜成型、高頻電路設計等核心技術為基礎謀求戰略技術的深層發展及業務的協同效果,以此為中心,集中培養芯片元件、相機模塊、通信模塊等業務。
高密度電路基板是移動設備和PC用半導體封裝基板,它扮演半導體和主板間傳送電信號以及保護昂貴半導體不收外部壓力影響的角色,不僅能形成比普通電路板更精細的超高密度電路,還可減少將昂貴的半導體直接貼裝在主板時發生的組裝不良率及成本。
半導體不是通過引線鍵合方式與基板連接,而是在倒裝的狀態下通過凸點與基板互連,因此而被稱為“FCCSP”(Flip Chip Chip Scale Package),主要用于移動IT設備的AP(Application Processor)半導體上。而且與采用Gold Wire的WBCSP相比,FCCSP的電信號路徑更短,生成更多Input/Output,可適用于高密度半導體,并應用于移動應用程序處理器、Baseband等。
核心技術:
1. Bumping結構圖
2. μBall Bump工藝
EPS/EDS是在基板內安裝半導體被動元件和IC等,能夠量產的基板。三星電機把IC安裝在基板內,減小了封裝大小和厚度。
ETS是線路圖形被埋入絕緣基材里面的線路板。基板采用Coreless結構,無需增加Cost,就可形成微細線路,而且蝕刻工藝不會影響到圖形寬度,因此,可對線路寬度進行精密控制。
5.奧斯特集團
官網:https://ats.net/unternehmen/ats-worldwide/
成立于1987年,主要設計和制造用于半導體的高端印刷電路板和基板,產品廣泛應用于工業和汽車行業或移動設備的微電子領域。
AT&S 的全球總部位于萊奧本。目前有3條生產線,生產一系列不同的ML/HDI高端印刷電路板、電源應用的嵌入式解決方案,特別是在服務器領域,以及IC基板工廠的核心。此外,還開發和制造用于航空和衛星、工業、汽車和 IC 市場的特殊技術。AT&S擁有500多項制造高科技印刷電路板和IC基板的專利。
奧特斯集團是一家全球性公司,在歐洲和亞洲設有生產基地:奧地利的Leoben和Fehring、韓國的Ansan、印度的Nanjangud、中國的上海和重慶以及馬來西亞的Kulim,同時在德國、奧地利、中國、印度、韓國、馬來西亞和美國設有辦事處,推動全球技術發展。
現代微芯片,例如智能手機和計算機中的處理器或現代顯卡中的核心,在最小的空間中結合了數十億個晶體管。IC(集成電路)基板用于將這些高度復雜的微芯片連接到安裝有存儲器、電源和其他重要系統組件的電路板上。
AT&S的基板提供高性能和久經考驗的可靠性,并可以根據客戶的意愿靈活調整我們的基材,高度的靈活性使得能夠針對不斷變化的需求快速找到新的解決方案。
每臺現代計算機中包含的連接技術和高性能半導體封裝的基礎是倒裝芯片技術。AT&S為倒裝芯片應用提供各種外形尺寸的IC基板,適用于高性能應用。在這個過程中,通過小焊球在微芯片的引線和基板之間建立了數千個觸點。這種類型的連接是高效的,并且可以實現舊技術無法實現的接觸密度。AT&S使用先進的組裝工藝,例如半加性mSAP 工藝,來生產高度自動化和非接觸式的基板,并且完全在潔凈室環境中進行,為業界領先的高密度互連技術提供了性能、可靠性和價值的最佳組合。
6.SIMMTECH韓國信泰電子公司
官網:http://cn.simmtech.com/about/about.aspx
韓國信泰電子公司成立于成立于1987年,是半導體及移動用PCB世界第一梯隊的企業。信泰電子作為制造型企業,成立以來將重點放在半導體PCB的開發和量產,以不斷積累的、世界最強的制造競爭力為基礎,向世界一流半導體公司提供最尖端PCB產品,其主要產品群是擴張DRAM存儲器芯片的模塊PCB和組裝各種半導體芯片時使用的基層基板。特別值得強調的是存儲模塊PCB及DRAM package用 BOC基板以及嵌入式基板被韓國政府認定為全球占有率第一,被選定為世界一流產品。信泰電子作為半導體領域的核心零件合作伙伴,正在引領技術的進化。
半導體封裝基板中PBGA 具有將 Chip 連接到 Substrate 并通過塑料型模塑料封裝,將焊球部分或全部放置成格子狀的特點,且有2-4層基板結構,焊球焊盤間距1.0~1.5㎜,焊球數~1156,封裝尺寸13~40㎜。根據芯片的特性,可能會有一些基板需要阻抗控制。
信泰電子的核心技術在于細圖案形成以結合跟蹤技術、基板尺寸穩定性封裝以及用于互連的無引線板設計。
BOC(片上板)是基板,通過中心槽使用引線鍵合將基板上的焊盤連接到芯片的焊盤。它在一個平面上具有基板的粘合和焊接面,將之前的Lead frame替換為層壓基板,使I/O管腳多樣化,芯片垂直堆疊,易于實現高速高密度,被廣泛應用于內存芯片。信泰在這種基板方面的核心技術在于用于引線鍵合的中心焊盤(僅布線或僅打孔工藝)和中心墊位置公差,并可應用于臺式機和筆記本電腦、服務器、固態硬盤、顯卡等。
7.Daeduck Group韓國大德電子公司
官網:https://www.daeduck.com/
DAEDUCK大德電子公司成立于1965年,是韓國第一家生產印刷電路板的公司,專門生產半導體印刷電路板,如CSP、fcCSP、BOC.DADUCK擁有生產超薄封裝基板(包括無芯和自動化)的最佳技術。DAEDUCK可以自動處理0.04mm芯厚以下的基板,從而獲得良好的質量,并擁有最佳的交付周期系統,并獲得了客戶的多項最佳交付系統獎。
FCBGA(倒裝球柵陣列)常應用于印刷電路板(PCB)主要用于CPU和ASIC半導體封裝。BGA基板使用焊料凸塊連接芯片和電路板,能夠達到更快的速度。而倒裝芯片球柵陣列(FCBGA)需要應用16層或更多層的多層堆積技術,形成小于10μm的超精細電路,形成小于130μm的焊料凸塊,并制造大于60 x 60 mm的大面積基板。
Daeduck的專用FCBGA生產線正在進行開發和大規模生產,旨在達到FCBGA所需的技術標準,如汽車MPU、高速通信芯片和數據中心處理器。
FCBGA封裝與芯片上的焊料凸塊電連接,并保護芯片免受外部因素的影響。Daeduck的FCBGA基板是應用了積層技術和SAP技術的尖端多層PCB,它為FCBGA封裝提供了基本基礎和電氣連接路徑。
8.深南電路股份有限公司
官網:https://www.scc.com.cn/scc/index.html
深南電路股份有限公司于1984年07月03日,公司經營范圍包括印刷電路板、封裝基板產品、模塊模組封裝產品等。總部坐落于中國廣東省深圳市,主要生產基地位于中國深圳、江蘇無錫及南通,業務遍及全球,在北美設有子公司,歐洲設有研發站點。經過多年發展,深南電路已與全球領先的通信設備制造商及醫療設備廠商建立了長期穩定的戰略合作關系,成為了國家火炬計劃重點高新技術企業、印制電路板行業首家國家技術創新示范企業及國家企業技術中心,中國印制電路板行業的領先企業,中國封裝基板領域的先行者,電子裝聯制造的特色企業,中國電子電路行業協會(CPCA)的理事長單位及標準委員會會長單位,主導或參與制定了多項行業標準。
深南電路專注于電子互聯領域,不斷強化PCB業務領先地位,其產品下游以通信設備為核心,重點布局數據中心、汽車電子等領域,并長期深耕工控、醫療等領域。封裝基板業務產品覆蓋種類廣泛多樣,包括模組類封裝基板、存儲類封裝基板、應用處理器芯片封裝基板等,主要應用于移動智能終端、服務器/存儲等領域。
封裝基板是PCB適應電子封裝技術快速發展而向高端技術的延伸,不僅能夠為芯片提供支撐、散熱和保護作用,也為芯片與PCB母板之間提供電氣連接,具有高密度、高精度、高性能、小型化及薄型化等特點。公司生產的封裝基板覆蓋模組類封裝基板、存儲類封裝基板、應用處理器芯片封裝基板等,主要應用于移動智能終端、服務/存儲等領域。公司目前已形成具有自主知識產權的封裝基板生產技術和工藝,建立了適應集成電路領域的運營體系,覆蓋了包括器件制造商、半導體設計商以及半導體封測商等主要客戶群,并與多家全球領先廠商建立了長期穩定的合作關系,在部分細分市場上擁有領先的競爭優勢。
伴隨5G通信、人工智能、云計算、智能穿戴、智能家居等技術的持續升級與應用的不斷拓展,封裝基板作為芯片封裝的重要材料也將進入高速發展期,市場前景良好。
9.興森科技
官網:https://www.chinafastprint.com/
興森科技成立于1999年,為深交所上市企業,公司總部設在中國深圳,并在廣州、江蘇宜興及英國建立了生產運營基地;在北京、上海、武漢、成都、西安設立了分公司,在中國香港、美國也成立了子公司,目前海內外已建立數十個客戶服務中心,形成了全球化的營銷和技術服務網絡,為全球四千多家客戶提供優質服務。公司致力“成為世界一流的硬件方案提供商”,立足印制電路板制造服務,積極打造板卡業務、半導體業務、一站式業務,未來的目標是在PCB樣板及多品種小批量領域建立起全球規模最大的快速制造平臺;提供先進IC封裝基板產品的快速打樣、量產制造服務及IC產業鏈配套技術服務;并將構建開放式技術服務平臺,打造業內資深的技術顧問專家團隊,形成電子硬件設計領域通用核心技術的綜合解決方案能力,結合配套的多品種快速貼裝服務能力,為客戶提供個性化的一站式服務。
興森科技公司以PCB樣板起家,也是為數不多的封裝基板與半導體測試板企業之一。封裝基板是一類用于承載芯片的線路板,屬于PCB的一個分支,具有高密度、高精度、高性能、小型化及輕薄化的特點,可為芯片提供支撐、散熱和保護的作用,同時也可為芯片與PCB母板之間提供電氣連接及物理支撐。目前興森科技穩步推進BT載板擴產,規模優勢逐步顯現,同時加快技術升級,前瞻布局ABF載板,致力于打造國內中高端PCB樣板小批量品牌,產品廣泛運用于通信、網絡、工業控制、計算機應用、國防軍工、航天、醫療等行業領域。
10.STG電子有限公司
官網:https://china-pcbassembly.com/
STG電子有限公司成立于2002年,位于中國深圳,是中國領先的專業電子PCB組裝制造商,主營業務包括PCB,PCBA,EMS,電子元器件等。公司在電子產品的PCB組裝和制造方面擁有長達18年的經驗,提供交鑰匙PCB組裝服務,包括SMT、BGA、COB,以及通孔組裝、IC編程、功能測試的全球服務,產品和服務廣泛應用于汽車、電力、通訊、航天、醫療、工控、計算機應用等領域。
STG的PCB SMT組裝能力優勢如下:
1. 全系列在線SMT設備,絲網印刷配合自動光學檢測,提供極佳的精度和極佳的重復性。
2. 允許快速設置和切換時間,并且可以隨著生產需求的變化輕松重新配置。
3. Aegis CAM 軟件套件提高質量、降低成本,并為批次可追溯性和質量報告提供高級支持。
4. 獨特的 Agilis 進料系統通過在幾秒鐘內啟動進料器的裝載和卸載來提高生產率。
5. 所有元器件均通過100%電氣測試保證。
6. 處理從0201到trace BGA的元件譜的放置。
7. 最先進的返工和維修設備。
8. 用于BGA維修和檢查的內部X光設備。
11.臻鼎科技控股股份有限公司
官網:https://www.zdtco.com/tw/
臻鼎科技控股股份有限公司成立于2006年,主要提供各類印刷電路板產品(軟性電路板、類載板、高密度連接板、硬質電路板、IC載板、軟硬結合板、覆晶薄膜、模組)設計、研發、制造、銷售等一站式購足、全方位解決方案的專業服務公司。
2023年2月6日,全球PCB龍頭廠臻鼎-KY發布公告,1月營收124.84億元新臺幣,雖然較去年12月下滑,但較去年同期成長19.43%,為歷年同期新高。臻鼎表示,1月下滑主要是進入傳統淡季,不過受惠供應鏈恢復正常,客戶拉貨動能也延續,因此帶動1月仍有雙位數年增表現。
展望2023年臻鼎提到,今年總體經濟環境仍充滿挑戰,但公司中長期成長目標不變,各項擴廠進度均按照計劃持續進行。其中,深圳首座ABF載板廠已如期進入試量產階段,公司也看好高階IC載板中長期之應用與需求將持續成長,因此未來十年耕耘IC載板的腳步不變。
展望未來,臻鼎在One ZDT策略下,將全面布局快速成長的應用市場,使產品組合持續邁向高階,延續營收創高表現,鞏固PCB產業的龍頭地位,公司去年也訂下2030年全球PCB市占率要超過10%的目標。
臻鼎以軟板、IC載板、HDI、硬板四大主軸多元布局各項產品,其中IC載板方面,臻鼎去年秦皇島BT載板廠已完成擴產,今年亮點在深圳ABF廠將正式加入貢獻。公司先前也提到,高速運算長遠需求會持續成長,也會有越來越多應用需要載板,因此長期耕耘IC載板的計劃不變,并逐年提升產能,臻鼎將在載板產業急起直追。
臻鼎2023年深圳ABF載板、淮安高階HDI均會有新產能加入貢獻,高雄園區的軟板與先進模組新廠預計下半年裝機。隨著伺服器、汽車板逐漸開出新品,為因應后續需求,旗下先豐一廠將除役,原地重新再造一座新的智能工廠,預計下半年有望動土。
12.欣興電子股份有限公司
官網:https://www.unimicron.com/index.html
欣興電子股份有限公司創立于1990年1月25日,是臺灣一家以印刷電路板(PCB)制造起家的電子公司,為聯華電子的責任企業,是世界排名領先的印刷電路板(PCB)生產商,主要從事印刷電路板生產銷售及IC預燒測試代工,產品項目包含硬板PCB、軟板PCB、HDI板、IC基板等。
欣興電子從聯電責任企業群起步,發展為全球第一大封裝基板廠。其經營優勢在于從PCB進階到高端封裝基板全品類布局、產能積極配合客戶擴張及與客戶技術合作,是國內封裝基板廠商效仿的模板。
(1)全品類布局:公司具有從FPC、PCB、HDI到封裝基板的最全PCB類型,可對標日本廠商,公司封裝基板業務收入占比提高,2021年公司封裝基板占業務收入比例達到55%;
(2)產能擴張與產品進階配合客戶:公司產品FC-BGA產品在核心客戶牽引下迭代周期短,產品層數增加、體積擴大、最小線寬/線距縮小,每年技術參數都有精進,公司積極配套客戶擴張產能,廠區分布最為廣泛,且規劃中國臺灣新梅工廠配套英特爾ABF產品。
13.南亞電路板股份有限公司
官網:https://www.nanyapcb.com.tw/
南亞電路板股份有限公司成立于1997年10月,致力于印刷電路板(PCB)與IC載板(IC Substrate)之生產、制造及研發工作。公司主要產品包括IC封裝載板(Flip Chip、BGA、CSP)、高層次印刷電路板(HDI、HLC),主要服務包括高層次多層印刷電路板、IC封裝載板生產,產品主要以外銷為主(95% 以上),客戶群遍及全球。
14.景碩科技股份有限公司
官網:https://www.kinsus.com.tw/
景碩科技股份有限公司成立于2000年9月,是一家主要從事基板制造與銷售的企業,在多年來的技術能力累積之下,現已成為IC 載板業界之領先廠商,服務之客戶遍及世界各地。總公司位于桃園市新屋區,臺灣有石磊廠、清華廠、新豐廠、幼獅廠,大陸有蘇州廠。
中國臺灣廠商從技術到規模都已達到全球頂尖水平,欣興電子、南亞電路、景碩科技躋身全球前五。臺資廠商的創立背景包括封測廠商、PCB廠商、集團投資等三大陣營,完成了從追趕日本及韓國廠商到超越海外廠商的蛻變。吸取海外技術經驗并搶占低端市場份額、下游需求推動封裝基板行業產業配套、新封裝技術為后進廠商提供彎道超車機遇是中國臺灣廠商成功發展的核心要素。
國內半導體產業封測、制造、設計各環節日漸成熟,為內資封裝基板廠商發展提供優質的配套環境,以深南電路、興森科技、珠海越亞為代表的第一梯隊廠商初具雛形。深南電路與興森科技在CSP、FC-CSP等中端封裝基板制程領域產線已經跑通,受益于結合國內存儲廠商產能投放帶來的配套需求;高階FC-BGA制程領域,深南電路、興森科技分別規劃投資廣州基地,有望匹配國內半導體設計潛在的配套需求,核心客戶牽引將是內資廠商的核心驅動力,在協同發展下完成制程迭代
審核編輯 :李倩
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原文標題:【行業動態】IC封裝基板以及主要廠商介紹
文章出處:【微信號:江西省電子電路行業協會,微信公眾號:江西省電子電路行業協會】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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