集成电路先进封装材料
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前言

集成电路是国民经济发展的基础,是国家的核心竞争力,也是国家综合实力的关键标志之一。集成电路产业强力支撑着数字经济、工业控制、网络通信、电子信息、智能制造、国防装备、信息安全、消费电子等各个领域的发展,深刻影响着国民经济、社会进步和国家安全。

近年来,我国集成电路产业整体规模正在经历着前所未有的高速发展。由于过去的基础比较薄弱,以及国外在产业和技术上的一些限制,因此我国在大多数产品细分领域及在集成电路产业链的各个环节上均落后于国际先进水平,整体上对外依存度仍然很高。

为加快推进我国集成电路产业的整体发展,国务院于2014年6月发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,指出当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期,并明确提出了我国集成电路产业的主要任务和发展重点:着力发展集成电路设计业、加速发展集成电路制造业、提升先进封装测试业发展水平、突破集成电路关键装备和材料。

为适应快速发展的集成电路封装测试产业的需要和全面贯彻《国家集成电路产业发展推进纲要》的实施,开展面向“十三五”及后续科技创新规划的战略布局,国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”在“十二五”期间特设了“集成电路先进封装技术发展战略”调研课题,对中国目前的集成电路先进封装技术的现状和发展战略展开调查研究。该课题于2014年正式启动,其中专门设置了针对封装材料的调研专题:集成电路先进封装材料调研专题,对集成电路先进封装中用到的封装材料的基本情况、国内外现状、供应商、实际应用及后续技术发展展开调研和整理。该专题由中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会承担,中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会时任理事长毕克允负责组织。

集成电路封装材料是整个集成电路封装测试产业链的基础。封装关键材料是实现先进封装工艺的基础和保证,已经成为制约集成电路工业发展的瓶颈之一,也是电子元器件生产与制造的战略材料。

为了确保集成电路先进封装材料调研专题任务的质量和按期完成,在毕克允理事长的组织和指导下,于2014年6月成立了集成电路先进封装材料发展战略调研组(以下简称调研组),调研组成员包括江苏长电科技股份有限公司、通富微电子股份有限公司、天水华天微电子股份有限公司、烟台德邦科技股份有限公司、江苏中鹏新材料股份有限公司、上海新阳半导体材料股份有限公司、有研亿金新材料有限公司、安集微电子(上海)有限公司、中国电子科技集团公司第十三研究所、中国科学院微电子所、中国电子科技集团公司四十五研究所、华进半导体封装先导技术研发中心有限公司、清华大学、宁波康强电子股份有限公司、浙江中纳晶微电子科技有限公司、江阴长电先进封装有限公司等国内主要集成电路封装测试的生产制造企业及集成电路封装材料的供应商和相关高校与科研院所等。

为了尽可能全面地了解国际及国内集成电路先进封装材料的现状和发展方向,集成电路先进封装材料发展战略调研组在随后的将近两年时间内,按照项目总体时间节点的安排,采用多种不同的调研方式,对国内近三十余家相关单位进行了问卷调查、走访调研、情报搜集整理等,在附录A中列出了集成电路先进封装材料发展战略调研组调研的企业、高校和科研院所清单。

从集成电路封装技术的发展历程来考虑,实际上,集成电路先进封装及先进封装材料的内涵和范围在各个时期均有不同的定义,因此,集成电路先进封装材料发展战略调研组从技术发展的角度对调研的范围进行了一定的限定,调研组在本书中提到的集成电路先进封装材料,主要是指以2.5D、3D封装及圆片级封装、倒装焊等为代表的集成电路先进封装形式中所需要用到的关键封装材料,不包含集成电路芯片材料(大硅片等)、工艺气体等一般被视为集成电路制造用的材料及引线框架材料和键合丝材料等传统意义上的封装材料。

按照以上限定的定义范围,集成电路先进封装材料发展战略调研组把调研的集成电路先进封装材料按照附录B所包含的十大类进行分类并开展了调研工作。

集成电路先进封装材料发展战略调研组在汇总调研资料的基础上,整理完成了《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》,其中的各个章节均由承担调研任务的参与单位执笔完成,相关内容都是目前国内产业界和相关行业提供的第一手资料。

《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》完成之际,正值“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”项目启动。“集成电路系列丛书”将遵循系统性、科学性、先进性的原则来介绍集成电路的基础知识和集成电路产业的发展情况。其中,“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”的主要内容包括集成电路封装发展史、集成电路先进封装材料、集成电路封装工艺设备、集成电路封装可靠性技术、集成电路系统级封装技术、三维电子封装与硅通孔技术等,中国电子学会生产技术学分会电子封装专委会荣誉理事长毕克允和江苏长电科技股份有限公司时任董事长王新潮担任“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会主要负责人。

在“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会主编毕克允、王新潮的关怀和直接指导下,确定在《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的基础上完成《集成电路先进封装材料》的编写工作。编委会研究决定,在原有《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》中十大类材料的基础上增加芯片黏接材料和热界面材料两大类,共包含十二大类的封装材料。因此,最后本书确定一共分为13章:第1章是集成电路产业、集成电路封装测试产业及集成电路先进封装材料的基本介绍;第2~13章依次包括光敏材料、芯片黏接材料、包封保护材料、热界面材料、硅通孔相关材料、电镀材料、靶材、微细连接材料及助焊剂、化学机械抛光液、临时键合胶、晶圆清洗材料、芯片载体材料等集成电路先进封装中的关键材料。

本书初期执笔人员包括蔡坚、陈田安、何金江、黄行早、胡杨、彭洪修、单玉林、唐昊、谭琳、吴亚光、王谦、王溯、于大全、张弓、张卫红(排名按照汉语拼音顺序)等,最终由清华大学集成电路学院封装课题组在《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的基础上整理完成。本书在后续整理编辑时参考了国内外众多高校、科研院所、研究机构和产业界的研究内容和相关成果,并增加了一些课题组和参与人员多年来在集成电路封装中对部分材料研究和调研的心得和体会。主要分工如下:王谦、黄行早完成了第1章的定稿;胡杨完成了第2~5章的定稿;郭函、王谦完成了第7~10章的定稿;谭琳完成了第6章和第11~13章的定稿。初稿完成后,交由清华大学集成电路学院贾松良教授、王水弟教授审查,审查完成后,依据审稿意见完成了第一次修订。第一次修订完成后,书稿提交给“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会,并由“集成电路系列丛书·集成电路封装测试”编委会组织复旦大学肖斐教授、广东工业大学崔成强教授和深南电路股份有限公司谷新博士进行了再次审查,并在审稿完成后,依据审稿意见完成了第二次修订。

可以看到,在本书编辑整理的时间段内,随着国内集成电路产业环境的不断发展和壮大,国内的集成电路封装测试产业及先进封装材料的研究开发与产业化正在逐步提升与发展中,本书尽可能地将一些公开资料中提及的正在开发的集成电路先进封装材料的新材料与新技术包含进来。但由于编者的知识水平有限,全书的整理时间也比较仓促,因此书中不可避免地会存在一些错误和疏漏之处,在此热忱希望广大读者提出宝贵意见和建议。

感谢参与书稿编辑和审查工作的各位专家、老师和同仁,也特别感谢《集成电路先进封装材料发展战略调研报告》的各责任单位和参与人员及集成电路先进封装材料发展战略调研组的全体成员。

谨以此书献给发展中的中国集成电路先进封装产业和集成电路封装测试行业的从业人员!

编著者