全球IC封裝材料市場發(fā)展趨勢
全球IC~<裝材料市^靄l展?"?一、前言 近年來隨著終端消費性電子產(chǎn)品，朝向「輕、薄、短、小」及多功能化發(fā)展的趨勢 ，IC構(gòu)裝技術(shù)亦朝向高密度化、小型化、高腳數(shù)化的方向前進。IC構(gòu)裝技術(shù)發(fā)展從1980 年代以前，IC晶粒與PCB的連接方式以插孔式為主，1980年代以后，在電子產(chǎn)品輕薄短小 的要求聲浪中，構(gòu)裝技術(shù)轉(zhuǎn)以SOP(Small Out-Line Package)、SOJ(Small Out-Line J- Lead)、QFP(Quad Flat Package)等型態(tài)為主，1990年代構(gòu)裝技術(shù)的發(fā)展更著重于小型化、窄腳距、散熱等問題 的改善，1.0mm或0.8mm厚的TSOP(Thin SOP)更應(yīng)聲而起成為構(gòu)裝產(chǎn)品的主流，構(gòu)裝產(chǎn)業(yè)已然蓬勃發(fā)展，目前BGA(Ball Grid Array)、Flip Chip、CSP(Chip Scale Package)等先進構(gòu)裝技術(shù)已成為業(yè)者獲利的主流。隨著構(gòu)裝技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)裝制程對材 料特性的要求也愈來愈嚴苛，也順勢帶動構(gòu)裝材料市場的發(fā)展。 二、全球構(gòu)裝材料市場概況 IC構(gòu)裝制程所使用的材料主要有導(dǎo)線架、粘晶材料、模封材料、金線、錫球、IC載 板等。 1、導(dǎo)線架 全球?qū)Ь€架產(chǎn)品主要由日本導(dǎo)線架生產(chǎn)廠商所供應(yīng)，其中新光、大日本印刷、凸版 印刷、住友與三井等5大制造廠商更囊括全球7成市長，但由于日本國內(nèi)生產(chǎn)成本過高， 加上高階構(gòu)裝技術(shù)快速鯨吞導(dǎo)線架市場，業(yè)者紛紛進行減產(chǎn)，或淡出該市場，歐美與韓 國等業(yè)者亦采策略性放棄或?qū)a(chǎn)品轉(zhuǎn)型，以因應(yīng)全球市場變化。2000年全球?qū)Ь€架需求 量為127,900公噸/年，市場規(guī)模約870億日圓，2001年因全球經(jīng)濟衰退，估計導(dǎo)線架需求 將呈現(xiàn)衰退現(xiàn)象，推估需求量約為114,726公噸，市場規(guī)模約780億日圓，預(yù)估2001- 2005年全球?qū)Ь€架市場規(guī)模，每年成長幅度僅約1- 2?，預(yù)測2005年需求量約170,587公噸，市場規(guī)模約1,149億日圓，顯示未來導(dǎo)線架成長 空間受到構(gòu)裝形態(tài)轉(zhuǎn)變而有所限制。 2、粘晶材料 粘晶材料主要功能在于將IC晶粒粘貼于導(dǎo)線架或基板上，目前市場上最常見的粘晶 材料主要以環(huán)氧樹脂為基本樹脂，并填充銀粒子做導(dǎo)電粒子用，成分上亦會依需求加入 硬化劑、促進劑、接口活性劑、偶合劑等，以達到各項特性之要求，此類亦常稱之為銀 膠。同時為因應(yīng)產(chǎn)品耐熱性之要求，亦有少數(shù)以聚醯亞胺樹脂為基本樹脂，但此類粘晶 材料因單價過高，故市面上需求量相當少。 1999年全球粘晶材料需求量推估約15.2公噸，市場值約43億日圓，2000年需求量成 長8.6%，需求量約為16.5公噸，市場規(guī)模約46.5億日元，其中日本和東南亞地區(qū)是最主 要的需求市場，日本市場規(guī)模為18.4億日圓，約為全球市場規(guī)模的四成，加上臺灣、韓 國、東南亞等全球IC構(gòu)裝產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)，估計整個亞洲地區(qū)幾乎占全球粘晶材料市場的9成。 2001年全球景氣普遍不佳，推估全球粘晶材料在半導(dǎo)體需求衰退的情況下，2001年全球 粘晶材料市場需求量將衰退至1999年的水準約為15.2公噸，市場規(guī)模約42.78億元，較2 000年衰退約8%。 未來預(yù)估粘晶材料因半導(dǎo)體微細加工技術(shù)的進步，在一般用IC芯片小型化和LSI大集 積化、內(nèi)存大容量化所需芯片尺寸大型化的互相調(diào)節(jié)下，預(yù)估未來粘晶材料的需求仍會 呈現(xiàn)小幅的成長，預(yù)估2002年全球景氣將反轉(zhuǎn)復(fù)蘇，預(yù)測2005年全球IC半導(dǎo)體用粘晶材 料需求量約24.5公噸/年，全球市場規(guī)模約64.8億日圓，成長幅度約在8-9%左右。 3、模封材料 模封材料是IC構(gòu)裝制程中非常重要的材料之一，內(nèi)容組成包含硅填充物、環(huán)氧樹脂 以及其它添加劑，主要功能在于保護晶圓和線路，以免受到外界環(huán)境的影響及破壞。環(huán) 氧樹脂應(yīng)用在模封材料上，依應(yīng)用制程、外觀之不同，有分為固態(tài)環(huán)氧樹脂模封材料(E poxy Molding Compound，簡稱EMC)或稱移轉(zhuǎn)注模成型材料(Transfer Molding Compound)、液態(tài)模封材料(Liquid Molding Compound)、底部充填膠三大類，在規(guī)模上以固態(tài)環(huán)氧樹脂模封材料最大。 2000年全球固態(tài)環(huán)氧樹脂模封材料EMC需求量為110,000公噸/年，市場規(guī)模約1,060 億日圓，較1999年僅維持持平的狀況，模封材料在IC構(gòu)裝產(chǎn)業(yè)景氣帶動下已有好轉(zhuǎn)，成 長幅度在5~6%左右。目前全球固態(tài)環(huán)氧樹脂模封材料單一市場以日本規(guī)模最大，2000年 日本的需求量為44,000公噸/年，維持1999年的水準，占全球總需求量的40%，市場規(guī)模 為430億日圓。整體來看，亞洲地區(qū)(含日本)為全球IC構(gòu)裝主要區(qū)域，因此亞洲地區(qū)對E MC的需求量占全球總需求量比例已接近90%。2001年全球經(jīng)濟面臨衰退，加上美國911恐 怖攻擊相關(guān)事件影響，全球半導(dǎo)體需求不振，IC構(gòu)裝材料亦連帶受到?jīng)_擊，推估2001年 全球EMC需求量將衰退至101,200公噸/年，市場規(guī)模約為975億日圓。 今后全球固態(tài)EMC的需求量，若依IC構(gòu)裝產(chǎn)品需求量成長幅度來看，預(yù)估全球景氣將 在2002年回復(fù)，屆時EMC需求量將會回復(fù)到2000年的水準。預(yù)測2005年全球EMC需求量將 成長至163,282公噸/年，市場規(guī)模約1,573億日圓。但現(xiàn)階段IC電子相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計方向 多朝向小型化和薄型化進行，例如攜帶式產(chǎn)品行動電話、筆記型計算機等，傳統(tǒng)DIP、S O系列等構(gòu)裝技術(shù)比重逐漸下降，BGA、CSP構(gòu)裝級數(shù)已成主流，因此業(yè)者對模封材料性能 要求相繼提升、單位用量也逐漸下降，使得未來EMC的市場需求量成長空間受限，因此上 述之需求推估量將向下修正。若以2000年P(guān)KG厚度0.5mm，預(yù)計2005年P(guān)KG厚度下降至0.4 mm，總計厚度下降幅度達20%計算，2005年全球EMC需求量將修正至130,626公噸，預(yù)估平 均年成長率僅3-4%。 4、金線 以208腳QFP材料成本分析來說，金線占整個構(gòu)裝材料成本約17％左右。2000年全球 金線總需求量為37.2億米，市場規(guī)模為642億日圓，分別較1999年成長108％。在全球金 線市場中，田中電子工業(yè)一直是全球制造金線的牛耳，所占比例一直相當高，2000年金 線市場中田中電子工業(yè)的市場占有率即高達47.6％。預(yù)期全球金線市場成長率每年約8- 10％，預(yù)估2005年全球金線需求量為45.4億米，產(chǎn)值為780億日圓。 5、錫球 隨著BGA與CSP(Chip Scale Package)構(gòu)裝形式成為主流產(chǎn)品后，相對帶動錫球需求量的上揚，傳統(tǒng)導(dǎo)線架產(chǎn)品日漸 式微。目前大部分BGA及CSP構(gòu)裝廠所需之錫球多以日本制為主。2000年全球錫球需求量 為3,020億個，市場規(guī)模為51億日圓，比1999年在量上增加34.2％，市場規(guī)模增加30.8％ 。2001年全球錫球需求量在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣全面下滑的影響下，全球錫球需求量成長幅 度縮小，預(yù)估2001年全球錫球需求量約為3,459億個，成長幅度僅為14.5%左右。 6、IC載板 由于構(gòu)裝技術(shù)及電子產(chǎn)品朝高密度及體積縮小化發(fā)展，新型態(tài)構(gòu)裝技術(shù)應(yīng)運而生， 如BGA（Ball Grid Array）、CSP及DCA（Direct Chip Attach）蓬勃發(fā)展，亦帶動IC載板的需求，是新型構(gòu)裝產(chǎn)品中的關(guān)鍵材料之一，以BGA而 言，IC載板約占材料成本的40-50%左右，而在Flip Chip中比重更可高達70-80%。 根據(jù)Prismark調(diào)查，2000年全球BGA載板市場需求值為約21.93億美元，預(yù)估在2004 年將會增加至51.61億美元，年平均成長率為約18.27%，由于陶瓷載板的價格高于塑料載 板，因此，在降低成本與小型化的考量之下，未來將朝向塑料載板發(fā)展，因此Prismark 機構(gòu)認為CBGA成長率將會呈現(xiàn)負成長，而FC BGA的成長率將高達32%，由此可見覆晶(Flip Chip)技術(shù)將是未來小型化產(chǎn)品的必備技術(shù)之一。 全球BGA載板的產(chǎn)量，在全球小型化、精密化的趨勢下，IC載板產(chǎn)量由2000年產(chǎn)量為 1,250百萬顆穩(wěn)定成長，預(yù)估在2005年產(chǎn)量將成長至4,303百萬顆。其中PBGA屬于規(guī)模經(jīng) 濟產(chǎn)品，在價格與重量上均低于陶瓷載板，符合降低成本、追求輕薄短小的考量，2000 年P(guān)BGA產(chǎn)量約占BGA載板總產(chǎn)量的69%，預(yù)估未來也將維持總產(chǎn)量的70%比例。FC BGA的優(yōu)點其一是大幅縮減構(gòu)裝面積，就各構(gòu)裝型態(tài)的比例關(guān)系來看，以QFP為100%的基 準，TAB縮減為44%，若以Flip Chip的型態(tài)可縮減為11%，故FC BGA符合小型化的需求；除了縮減構(gòu)裝面積的優(yōu)點外，其能降低電流干擾的問題，符合目 前高頻訊號傳輸需求，故FC BGA的產(chǎn)量將隨著覆晶技術(shù)的成熟成長，預(yù)估到2005年的產(chǎn)值為800百萬顆，而其占BGA產(chǎn) 量比例由2000年的12%成長到2005年的19%。 CSP結(jié)構(gòu)與BGA相似，CSP載板根據(jù)Prismark的調(diào)查顯示，2000年全球市場需求值為2 .8億美元，預(yù)期2004年將會達到10.9億美元，年平均成長率為31.56%，CSP載板除了導(dǎo)線 架部分呈現(xiàn)負成長外，其余的市場需求均會有所成長，其中硬質(zhì)載板將近有40%的年平均 成長率，F(xiàn)C CSP載板其成長更高達77.3%，由Prismark的調(diào)查可知傳統(tǒng)的導(dǎo)線架已無法應(yīng)付未來電子 產(chǎn)品的需求，將來的構(gòu)裝趨勢將是FC CSP的方式。 7、技術(shù)發(fā)展趨勢 隨著電子產(chǎn)品輕、薄、短、小及功能多樣化的發(fā)展趨勢，為順應(yīng)信息傳遞速度發(fā)展 的潮流，半導(dǎo)體構(gòu)裝技術(shù)亦朝向高密度化、小型化及高腳數(shù)化的方向發(fā)展，其中構(gòu)裝材 料是非常重要的一環(huán)，而高分子材料也在此領(lǐng)域占有重要的地位。雖然高分子材料在運 用上以保護為主，運用領(lǐng)域也很大，但要應(yīng)用于電子領(lǐng)域，仍有其嚴苛的限制，以期延 長產(chǎn)品的可靠度。為了因應(yīng)趨勢的發(fā)展，材料科學(xué)的研發(fā)，不論主動亦或被動，在新材 料的開發(fā)、舊材料的改質(zhì)及更新加工方法、升級制程技術(shù)中，均投入了大量人力與心血 ，才得以使人類的夢想逐步的具體化。 盡管IC構(gòu)裝技術(shù)不斷地演變，但仍涵蓋以下幾個方向： (1)高密度化 高密度化的優(yōu)點在于能夠高速而且確實地傳遞大量的信息，減少焊接點，提高電路 的可靠性，且由于縮短配線長度，因而也提高信號傳輸速度，進一步改善串音或噪聲之 發(fā)生。此外，與因小型而得以改良處理性等，都有連帶關(guān)系。 (2)耐熱化、高熱傳導(dǎo)性化 電路或零件的配線高密度化的結(jié)果，相對的提高機器或電路的發(fā)熱密度，因而為防 止溫度上升進而引起材料劣化是必須審慎面對的議題。最近積極發(fā)展的耐熱性高分子材 料、無機質(zhì)材料－有機高分子復(fù)合材料、金屬－有機高分子復(fù)合材料等便是針對散熱對 策所要求所發(fā)展的。 (3)高頻化 數(shù)據(jù)通信或畫像通信（傳真）等信息處理技術(shù)，是由于高頻化的結(jié)果，使信息的處 理經(jīng)濟化。為了防止因高頻化引起的有機絕緣材料之絕緣特性低落，低介電因子、低介 電損失因子材料是發(fā)展的重點。 (4)價格的下降 電子產(chǎn)業(yè)為維持產(chǎn)品售價以及性能雙方面在國際上具雄厚競爭力，乃推行徹底加強 品質(zhì)管理，與降低成本的合理化及自動化的制造方式。這種制造方式的合理化與減低制 造成本的浪潮，對有機電子材料的影響很大。過去使用金屬或玻璃密封的IC、晶體管等 半導(dǎo)體零件的構(gòu)裝，大多已經(jīng)改為使用樹脂模制的構(gòu)裝方式，而構(gòu)裝內(nèi)的線路也由過去 的使用金屬導(dǎo)線架的方式，改為載板方式，致力于提高連續(xù)性生產(chǎn)速率、降低生產(chǎn)成本 。 (5)產(chǎn)品環(huán)保綠色化、難燃化 耐燃化的要求是社會大眾對保護電氣電子機器的使用者安全之要求，無鹵化、無鉛 材料的開發(fā)，使得環(huán)保議題有了較明確的方向，而制程中如何降低原物料不必要的消耗 ，嚴控溶劑的使用量，減少廢棄物的產(chǎn)生，回收、再利用、再循環(huán)，成為業(yè)界能否有效 節(jié)約能源，降低環(huán)境沖擊，使有限的材料資源得到最佳的利用方式。 三、結(jié)語 在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動下，IC構(gòu)裝材料市場規(guī)模逐年成長，為一極具吸引力的市 場。未來不論構(gòu)裝制程如何的發(fā)展，制程參數(shù)的調(diào)整與修正仍有其極限，因此材料研發(fā) 的介入，便對制程的開發(fā)有決定性的影響，如前所述為達構(gòu)裝的目的，材料須能提供耐 腐蝕性好、電氣特性佳、合適的機械強度、耐熱/化學(xué)/溶劑性好、低吸水性、與異質(zhì)材 料間的熱膨脹性匹配度好、易加工可大量生產(chǎn)、成本低及高可靠性等特性。因此IC構(gòu)裝 材料市場雖然商機無限，但也充滿挑戰(zhàn)。 工研院經(jīng)資中心 產(chǎn)業(yè)分析師 林金雀(2002/01/31)
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