環(huán)氧塑封料的發(fā)展現(xiàn)狀與未來

伴隨著微電子技術(shù)以及微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，環(huán)氧塑封料作為主要的電子封裝材料也得到了快速的發(fā)展。環(huán)氧塑封料以其高可靠性、低成本、生產(chǎn)工藝簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，占據(jù)了整個(gè)微電子封裝材料97%以上的市場?，F(xiàn)在，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、集成電路、消費(fèi)電子、汽車、軍事、航空等各個(gè)封裝領(lǐng)域。對推動(dòng)和促進(jìn)微電子技術(shù)以及微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，起著越來越重要的作用。應(yīng)該說，微電子封裝材料在電子封裝技術(shù)的更新?lián)Q代過程中具有決定性的作用，已經(jīng)形成了一代整機(jī)、一代封裝、一代材料的發(fā)展模式。所以要發(fā)展先進(jìn)的封裝技術(shù)，必須首先研究和開發(fā)先進(jìn)的封裝材料。

　　1 環(huán)氧塑封料的發(fā)展歷程

　　早在20世紀(jì)中期，塑料封裝半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的初期，人們曾使用環(huán)氧、酸酐固化體系塑封料用于塑封晶體管生產(chǎn)。但是由于玻璃化溫度(Tg)偏低、氯離子含量偏高等原因，而未被廣泛采用。1972年美國Morton化學(xué)公司成功研制出鄰甲酚醛環(huán)氧-酚醛樹脂體系塑封料，此后人們一直沿著這個(gè)方向不斷的研究、改進(jìn)、提高和創(chuàng)新，也不斷出現(xiàn)很多新產(chǎn)品。1975年出現(xiàn)了阻燃型環(huán)氧塑封料，1977年出現(xiàn)了低水解氯的環(huán)氧塑封料，1982年出現(xiàn)了低應(yīng)力環(huán)氧塑封料，1985年出現(xiàn)了有機(jī)硅改性低應(yīng)力環(huán)氧塑封料，1995年前后分別出現(xiàn)了低膨脹、超低膨脹環(huán)氧塑封料、低翹曲環(huán)氧塑封料等。隨后不斷出現(xiàn)綠色環(huán)保等新型環(huán)氧塑封料。直到2004年，江蘇中電華威公司在國內(nèi)率先成功研制了不含鹵不含銻的綠色環(huán)保塑封料，并且能夠滿足無鉛焊料工藝高溫回流焊的性能要求。隨著環(huán)氧塑封料性能不斷提高、新品種不斷出現(xiàn)，產(chǎn)量也逐年增加。

　　國內(nèi)環(huán)氧塑封料起步較晚，從20世紀(jì)80年代中后期才開始生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)僅是作坊式手工操作，年生產(chǎn)僅幾十噸，真正大規(guī)模生產(chǎn)階段是1992年，由江蘇中電華威公司實(shí)施完成"八五"技術(shù)改造項(xiàng)目，引進(jìn)國外第一條自動(dòng)化生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力從幾十噸一下提升到2 000噸以上，實(shí)現(xiàn)了第一次跨越式發(fā)展。通過十幾年的發(fā)展，國內(nèi)塑封料得到長足的發(fā)展，目前國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)30 000噸左右(僅中電華威公司一家生產(chǎn)規(guī)模達(dá)12 000噸)，產(chǎn)品檔次從僅能封裝二極管、高頻小功率管到封裝大功率器件、大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，封裝形式從僅能封裝DIP到封裝大面積DIP，以及表面封裝用SOP、QFP/TQFP、PBGA等，生產(chǎn)技術(shù)水平從5 μm到3、2、l、0.8、0.5、0.35、0.25 um，研制水平已達(dá)0.13～0.10 μm。

　　2 環(huán)氧塑封料的發(fā)展現(xiàn)狀

　　微電子封裝技術(shù)的發(fā)展對封裝材料的發(fā)展具有很大的帶動(dòng)作用，同時(shí)，封裝材料的發(fā)展也進(jìn)一步推動(dòng)了封裝技術(shù)的發(fā)展。所以兩者是既互相促進(jìn)又相互制約的關(guān)系。作為主要電子封裝材料之一的環(huán)氧塑封料，也隨著封裝技術(shù)的快速發(fā)展，越來越顯示出環(huán)氧塑封料的基礎(chǔ)地位和支撐地位的重要作用。目前，全球環(huán)氧塑封料生產(chǎn)廠家主要集中在日本、美國、韓國、中國臺(tái)灣及大陸，主要有住友電木、日東電工、日立化成、松下電工、信越化學(xué)、東芝、Hysol、Plaskon、臺(tái)灣長春、連云港華威電子等廠家?，F(xiàn)在，環(huán)氧塑封料的主流產(chǎn)品是適用于0.35~0.18μm特征尺寸集成電路的封裝材料，研究水平已經(jīng)達(dá)到0.1~0.09μm，主要用于SOP、QFP、BGA、CSP等形式的封裝。預(yù)計(jì)2005年全球環(huán)氧塑封材料需求量將達(dá)16萬噸左右，銷售額達(dá)16億元左右，見表1。隨著全球各大封裝測試廠家進(jìn)軍中國大陸市場，并且紛紛在中國大陸建廠，這為國內(nèi)的環(huán)氧塑封料帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也吸引了不少國外環(huán)氧塑封料廠家在大陸建廠。目前，國內(nèi)環(huán)氧塑封料廠家總共有8家。包括江蘇中電華威、北京科化所、成都齊創(chuàng)、浙江新前電子、佛山億通電子、浙江恒耀電子、住友(蘇州)、長興(昆山)，臺(tái)灣長春和日東也計(jì)劃分別在常熟和蘇州建廠?，F(xiàn)在，國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足0.35~0.25μm技術(shù)，開發(fā)水平達(dá)到0.13~0.10μm，主要應(yīng)用于SIP、DIP、SOP、PQFP、PBGA等形式的封裝。2005年國內(nèi)環(huán)氧塑封料需求量將達(dá)到30 000噸左右，見表2、圖1。國內(nèi)環(huán)氧塑封料由于起步比較早，投入也比較大，而且擁有強(qiáng)大的基礎(chǔ)原材料作為支撐，所以技術(shù)發(fā)展的很快，也比較成熟。國外的環(huán)氧塑封料廠家基本上都有自己的研發(fā)中心，都具有自主開發(fā)的條件和實(shí)力，生產(chǎn)工藝和設(shè)備都很先進(jìn)，都擁有先進(jìn)的大規(guī)模生產(chǎn)線，包括國內(nèi)的外資企業(yè)，所業(yè)他們的產(chǎn)品占據(jù)了大部分的中高端市場。國內(nèi)的環(huán)氧塑封料企業(yè)大部分都存在規(guī)模小、技術(shù)薄弱、生產(chǎn)線落后等不足，產(chǎn)品也多半是中低檔產(chǎn)品。只有江蘇中電華威公司完全擁有較強(qiáng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)，具有自主開發(fā)的條件和能力，而且擁有多條先進(jìn)的現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線，先進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)工藝。但是，國內(nèi)外的差距還有很大，要減少差距，就必須：加大投入，包括人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新、工藝設(shè)備改進(jìn)等：尋求國內(nèi)外合作;加快配套基礎(chǔ)原材料的發(fā)展，特別是環(huán)氧塑封料用新型高性能環(huán)氧樹脂的發(fā)展;政府政策的支持和傾斜。

　　3 環(huán)氧塑封料的未來發(fā)展趨勢

　　隨著微電子技術(shù)以及封裝技術(shù)的飛速發(fā)展，對電子封裝材料環(huán)氧塑封料提出了越來越高的要求。今后，環(huán)氧塑封料將向以下幾個(gè)方面發(fā)展(1)適用于超特大規(guī)模集成電路、薄型化、微型化、高性能化和低成本化封裝形式的發(fā)展;(2)BGA、CSP、MCM、SiP等先進(jìn)新型封裝形式要求開發(fā)新型環(huán)氧塑封料;(3)能夠滿足不含鹵和梯等綠色環(huán)保要求，特別是適用于無鉛焊料工藝的高溫260℃回流焊要求;(4)開發(fā)高純度、底黏度、多官能團(tuán)、低吸水率、低應(yīng)力、耐熱性好的環(huán)氧樹脂塑封料。