Matériel d'emballage avancé | Composé de moulage époxy (EMC): matériaux clés pour l'emballage électronique
01 Présentation
Le composé de moulage époxy (EMC) est un matériau chimique thermodurcissable utilisé pour l'emballage semi-conducteur. Il s'agit d'un composé de moulage en poudre en résine époxy comme résine de base, de la résine phénolique haute performance comme agent de durcissement, des charges telles que la micropour de silicium et une variété d'additifs.
Les composés de moulage par époxy sont principalement utilisés pour l'emballage et la protection des composants électroniques, tels que les circuits intégrés, les dispositifs semi-conducteurs, les puces LED, les modules d'alimentation, les transformateurs électroniques, les capteurs, etc. Ses excellentes propriétés électriques, les propriétés mécaniques et la résistance chimique peuvent faire Corrosion et dommages mécaniques, améliorant ainsi la fiabilité et la durée de vie des composants électroniques. Actuellement, plus de 95% des composants électroniques sont encapsulés avec des composés de moulage époxy.
Les données montrent qu'en 2023, la taille du marché de l'industrie du composé de moulage par époxy semi-conducteur de la Chine atteindra 6,242 milliards de yuans, soit une augmentation en glissement annuel de 15,36%. Avec l'amélioration continue du niveau du processus de fabrication de semi-conducteur de semi-conducteur intérieur et le développement rapide de l'échelle d'application en aval, la taille du marché du composé de moulage époxy semi-conducteur devrait maintenir un taux de croissance élevé.
02 Types de composés de moulage époxy
Selon différentes formes, les composés de moulage par époxy peuvent être divisés en composés de moulage époxy en forme de gâteau, composés de moulage époxy en forme de feuille, composés de moulage époxy granulaires (GMC) et composés de moulage en époxy liquide (LMC).
Forme des crêpes:Cette forme de composé de moulage époxy est souvent utilisée dans les processus d'emballage traditionnels pour encapsuler les puces par la technologie de moulage de transfert.
Feuille:Cette forme de composé de moulage époxy convient à certaines exigences d'emballage spécifiques.
Granulaire:GMC fait référence au matériau de moulage époxy granulaire. Le matériau de moulage époxy granulaire adopte la méthode de propagation uniforme de poudre dans le processus de moulage. Après préchauffage, il devient liquide. La planche de transporteur avec la puce est immergée dans la résine pour se former. Il présente les avantages d'un fonctionnement simple, de courtes heures de travail et de faible coût. Il est principalement utilisé dans certains processus d'emballage spécifiques, notamment l'emballage au niveau du système (SIP) et l'emballage de niveau à la plaquette (FOWLP). GMC présente les avantages d'un fonctionnement simple, de courtes heures de travail et de faible coût.
Liquide:Le composé de moulage liquide est également appelé matériau de sous-remplissage ou d'encapsulation, qui est souvent utilisé pour remplir et encapsuler le bas de la puce. Le composé de moulage par époxy liquide est également appelé composé de moulage à époxy liquide, qui présente les avantages d'une forte fiabilité, d'un durcissement à faible et basse température, à une faible absorption d'eau et à un faible warpage. Il est principalement utilisé dans le processus d'emballage HBM.
Selon les différentes formes d'emballage, EMC peut être divisé en deux catégories: composés de moulage par époxy pour dispositifs discrets et composés de moulage par époxy pour les circuits intégrés. Certains composés de moulage époxy peuvent être utilisés pour encapsuler à la fois des dispositifs discrets et des circuits intégrés à petite échelle, et il n'y a pas de frontière claire entre elles.
Le processus de fabrication de différents composés de moulage époxy est fondamentalement le même. Seuls les composés de moulage par époxy pour la moulure de compression n'ont pas besoin d'être préformés et biscuits, mais doivent contrôler la taille des particules des particules broyées. Les utilisateurs peuvent utiliser directement des matériaux granulaires pour l'emballage. Le processus de fabrication comprend le prétraitement des matières premières, la pesée, le mélange, le mélange et la réaction de réticulation, le calendrier, le refroidissement, l'écrasement, la préformation (certains produits n'en ont pas besoin) et d'autres liens.
La méthode de moulage de transfert est généralement utilisée pour encapsuler les composants électroniques à l'aide de composés de moulage époxy. Cette méthode serre le composé de moulage époxy dans la cavité de la moisissure, incorpore la puce de semi-conductrice dedans et la réticule et la guérit pour former un dispositif semi-conducteur avec une certaine apparence structurelle. Le mécanisme de durcissement est que la résine époxy subit une réaction de réticulation avec le durcisseur dans des conditions de chauffage et de catalyseur pour former un composé avec une certaine structure stable.
03 Historique de développement des composés de moulage époxy
Le composé de moulage par époxy EMC a les caractéristiques typiques de "Packaging, One Generation". Avec le développement continu de la technologie d'emballage, les exigences de performance de l'EMC changent également en constante évolution.
La première étape est l'emballage / plongeon: se concentrer sur les performances thermiques / électriques des matériaux EMC. De nos jours, les marques étrangères se sont essentiellement retirées de la technologie DIP avec de faibles barrières techniques; Mais dans la technologie, les marques de produits domestiques et étrangères sont comparables.
L'emballage SOT / SOP de deuxième étape: concentrez-vous sur la fiabilité et le moulage continu des matériaux EMC. Dans les applications à bas de gamme, les produits intérieurs peuvent essentiellement obtenir une substitution, mais dans les segments haut de gamme tels que la haute tension, les produits étrangers sont considérablement à l'avance.
L'emballage QFN / BGA de la troisième étape: Focus sur la déformation EMC, la porosité, etc. Les produits étrangers sont en position de monopole et seules de très petites quantités sont vendues au niveau national.
La quatrième étape de la technologie d'emballage avancée: les exigences de meilleure qualité sont proposées pour toutes les performances des matériaux EMC. Le taux de localisation est nul et les entreprises nationales accélèrent pour rattraper l'écart technologique.
04 points techniques de composé de moulage époxy
Fiabilité: les composés de moulage par époxy doivent passer une série de tests standard pour assurer leurs performances fiables. Les éléments d'évaluation courants comprennent: le test de niveau de sensibilité à l'humidité (JEDEC MSL), le test de cycle de température élevé et basse (TCT), le test de chaleur et d'humidité fortement accéléré (HAST), le test de cuisson à haute pression (PCT), le test à haute température et à haute humidité (THT) et le test de stockage à haute température (HTST).
À mesure que le niveau d'emballage augmente, les tests standard dont les matériaux d'emballage doivent passer sont plus nombreux et plus difficiles; Prenant l'exemple du test MSL de JEDEC, les produits de base ne nécessitent pas ce test, les produits haute performance doivent passer au moins JEDEC MSL 3 et les produits d'emballage avancés doivent passer JEDEC MSL1.
Adhésion: Le remplissage du composé de moulage époxy doit assurer un délaminage zéro, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de défauts tels que les pores à l'intérieur. Les exigences d'adhésion du composé de moulage époxy sont liées au type de métal de surface et au type de substrat / cadre.
Stress et Warpage: le stress et le warpage jouent un rôle clé dans la morphologie de la surface et le rendement final du produit. En raison des différents coefficients d'expansion des matériaux EMC et des matériaux de substrat, une contrainte interne sera formée pendant le processus, ce qui entraînera une guerre.
Démoullon continu: Afin d'assurer l'efficacité de la production et les coûts de production, les fabricants d'emballages fixeront une limite inférieure au nombre de temps de démonstration continus. Les caractéristiques de démonstration continue sont liées au type de résine, à la taille des particules de remplissage et au type et au contenu de l'agent de libération.
05 Application de composés de moulage époxy dans un emballage avancé
La chaîne industrielle du composé de moulage en amont de l'époxy comprend la résine époxy, la résine phénolique à haute performance, la poudre de silicium, les additifs, etc. Parmi lesquelles, la poudre de silicium occupe la part la plus importante, représentant 60% à 90%, ce qui est le principal matériau du composé de moulage par époxy et affecte directement l'amélioration des performances du composé de moisissure époxy. Le second est la résine époxy, qui occupe environ 10% de la part. Le milieu intermédiaire de la chaîne de l'industrie est le fabricant de composés de moulage époxy; L'interrupteur en aval de la chaîne de l'industrie est les domaines de l'électronique grand public, du photovoltaïque, de l'électronique automobile, des applications industrielles, etc.
La croissance continue de marchés tels que l'intelligence artificielle, la 5G, l'informatique haute performance et l'Internet des objets a favorisé le développement de processus avancés et d'emballage avancé. La forte demande continue de faible consommation d'énergie, le stockage de données plus important et les vitesses de transmission plus rapides ont conduit les fournisseurs de mémoire clés pour fournir des solutions d'emballage avancées, telles que des packages multi-chip basés sur la mémoire flash universelle, des packages multi-chip basés sur le NAND et une mémoire à hauteur élevée pour les applications haut de gamme. La principale caractéristique de ces packages avancés est l'empilement vertical ou décalé de plusieurs puces, dans lesquelles les composés de moulage par époxy sont cruciaux.
HBM met en avant les exigences de dispersion et de dissipation de chaleur pour EMC
HBM (mémoire de bande passante élevée), mémoire de bande passante élevée. Il s'agit d'un type de DRAM conçu pour les applications à forte intensité de données qui nécessitent un débit extrêmement élevé. Il est souvent utilisé dans les champs qui nécessitent une bande passante à mémoire élevée, comme l'informatique haute performance, l'équipement de commutation réseau et de transfert.
HBM utilise la technologie SIP et TSV pour empiler plusieurs matrices DRAM verticalement comme les planchers, ce qui rend la hauteur de l'emballage en plastique significativement plus élevé que celui d'une puce unique traditionnelle. La hauteur plus élevée nécessite que le matériau d'emballage en plastique périphérique ait une dispersion suffisante, de sorte que l'EMC doit être changé du gâteau traditionnel de moulage par injection au matériau de moulage granulaire granulaire granulaire granulaire (GMC) et à un matériau de moulage à époxy liquide (LMC). GMC représente jusqu'à 40% à 50% dans HBM. Pour les fabricants EMC, une telle mise à niveau nécessite de prendre en compte à la fois la dispersion et l'isolation dans la formulation, ce qui rend la formulation difficile.
Les composés de moulage époxy peuvent être formulés en fonction des différents besoins. Généralement, les applications automobiles nécessitent un package plus robuste, et EMC avec un contenu de remplissage plus élevé sera utilisé pour améliorer sa ténacité. Cependant, le module flexible augmentera en conséquence, entraînant une diminution de la capacité de contrainte de l'ensemble global. Les appareils portables nécessitent une marge de flexion / contrainte de package plus grande en raison des conditions d'utilisation de l'utilisateur. Par conséquent, des composés de moulage par époxy avec une teneur en remplissage légèrement inférieure (moins de 80%) seront utilisés.
06 L'état actuel et les tendances futures des composés de moulage époxy
Ces dernières années, l'industrie chinoise des matériaux d'emballage des semi-conducteurs a fait de grandes percées dans certaines régions, mais il y a toujours un certain écart entre les fabricants globaux et étrangers. À l'heure actuelle, les fabricants japonais et américains occupent toujours une grande part de produits à mi-hauteur, tandis que les fabricants chinois se concentrent toujours principalement sur la demande intérieure en Chine, avec un petit volume d'exportation, et la plupart d'entre eux sont toujours concentrés dans le domaine des composés de moulage époxy pour des dispositifs discrets et des emballages de circuits intégrés à petite échelle. Les produits composés de moulage par époxy domestiques sont principalement utilisés dans l'électronique grand public, occupant principalement le marché de la fin à la fin à la fin, avec une part de marché d'environ 35%, tandis que les produits composés de moulage époxy haut de gamme sont essentiellement monopolisés par les produits japonais et américains.
Avec l'avancement des processus de fabrication de semi-conducteurs et le développement ultérieur des puces vers une intégration et une multifonctionnalité élevées, les fabricants de composés de moulage par époxy doivent développer et optimiser les formules et les processus de production de manière ciblée selon les besoins personnalisés des clients en aval, afin de répondre de manière flexible et efficace aux générations successives des techniques d'emballage. En raison des caractéristiques de l'intégration élevée, de la multifonctionnalité et de la forte complexité de l'emballage avancé, les fabricants de composés de moulage doivent faire un équilibre plus complexe entre divers indicateurs de performance dans le développement de formules pour les produits d'emballage avancés, et la complexité et la difficulté de développement des formules de produits sont particulièrement élevées; Dans le même temps, les composés de moulage par époxy utilisés dans FOWLP / FOPLP doivent être présentés sous une forme granulaire, obligeant les fabricants à combiner plus efficacement des formules et des technologies de processus de production, afin que les performances du produit puissent correspondre efficacement aux processus d'emballage en aval, aux conceptions d'emballage et à la fiabilité des emballages, etc., et des besoins plus élevés sont placés sur les performances du produit.
07 Analyse du paysage de compétition des principaux marchés mondiaux
Le composé de moulage par époxy est originaire des États-Unis au milieu des années 1960, puis s'est développé au Japon, et a toujours occupé une position élevée dans la technologie. Sumitomo Bakélite est le premier fabricant mondial dans le domaine du composé de moulage par époxy, occupant 40% de la part de marché mondiale. En tant que lieu de naissance du composé de moulage par semi-conducteur, les États-Unis produisent rarement un composé de moulage époxy, tandis que le Japon, la Chine et la Corée du Sud sont les trois plus grands producteurs mondiaux de composé de moulage par époxy semi-conducteur.
Des sociétés étrangères telles que Sumitomo, Hitachi, Panasonic, Kyocera et Samsung ont une part de marché de plus de 90% en Chine et ont presque monopolisé le marché haut de gamme; Les matériaux d'encapsulation époxy de la Chine ont commencé tôt, et Huahai Chengke a déjà été répertorié, mais les matériaux domestiques sont toujours concentrés sur les marchés d'emballage et de test de bas de gamme, tels que TO / SOP / SOT. Bénéficiant de la croissance rapide de la demande de composants électroniques pour les véhicules électriques et les centres de données, en tant que matériau indispensable pour l'emballage de semi-conducteurs, la taille du marché des matériaux d'encapsulation époxy devrait continuer de croître.
Sumitomo Bakelite
Sumitomo Bakelite est une entreprise de l'industrie chimique dont le siège est à Tokyo, au Japon, fondée en 1913. La société est principalement engagée dans la recherche et le développement, la production et les ventes dans les domaines des plastiques, des matériaux électroniques, des matériaux chimiques, etc. Sumitomo Bakelite's Epoxy Mouring Compound Business a actuellement une part de marché mondiale d'environ 40%, la classement en premier dans le monde. L'entreprise actuelle est divisée en trois secteurs: les matériaux semi-conducteurs, les plastiques haute performance et les produits de qualité de vie. Parmi eux, les revenus du secteur des matériaux semi-conducteurs proviennent principalement de l'activité composée de moulage par époxy. Les revenus de ce secteur ne représentaient qu'environ 29% au cours de l'exercice se terminant en mars 2024, mais le bénéfice d'exploitation représentait 52%, ce qui est le secteur avec la marge de bénéfice d'exploitation la plus élevée de Sumitomo Bakelite.
L'activité composée de moulage époxy de Sumitomo Bakelite est divisée en trois parties selon les champs d'application en aval: communication de l'information, automobile et autres champs, avec des revenus représentant respectivement environ 50%, 30% et 20%. Par conséquent, l'activité composée de moulage époxy de Sumitomo Bakelite s'appuie toujours sur l'électronique grand public.
Resonac (fusion de Showa Denko et Hitachi Chemical)
Le Japon Resonac est une nouvelle entreprise formée par la fusion du groupe Showa Denko et du groupe de matériaux Showa Denko (anciennement Hitachi Chemical Group) en janvier 2023. Les principales entreprises de la société comprennent des matériaux de semi-conducteurs, le transport mobile (pièces automobiles / élaboration de la batterie au lithium-ion), des matériaux innovants, ainsi que des matières premières chimiques et des sœurs de vie. Du point de vue des zones d'application en aval, l'activité de moulage époxy de Resonac peut être divisée en cinq parties, à savoir les appareils électroménagers, les automobiles, les smartphones, les PC et les serveurs, ainsi que d'autres domaines. La part des revenus de ces cinq entreprises est d'environ 35%, 20%, 15%, 15% et 15%. Les composés de moulage époxy à faible et intermédiaire pour les appareils électroménagers représentent une grande partie des revenus commerciaux de l'entreprise.
Changchun Scel Plastics (Changshu) Co., Ltd.
Changchun Sceal Plastics (Changshu) Co., Ltd. a été créé le 19 mai 2003. Il s'agit d'un fabricant de composés de moulage époxy domestique bien connu, avec la société cotée par Taiwan Changchun Group détenant 70% et Sumitomo Bakelite détenant 30%. Le groupe Changchun est la deuxième plus grande entreprise pétrochimique de Taïwan, avec des centaines de produits, notamment des produits chimiques généraux, des résines synthétiques, des plastiques thermodurcissants et des plastiques d'ingénierie haute performance, des matériaux électroniques, des produits chimiques semi-conducteurs, etc.
Jiangsu Huahai Chengke New Materials Co., Ltd.
Huahai Chengke a été fondée en 2010 et inscrite au Shanghai Stock Exchange Science and Technology Innovation Board en avril 2023. La société se concentre sur la recherche et le développement et l'industrialisation des matériaux d'emballage de semi-conducteurs. Ses principaux produits sont les composés de moulage époxy et les adhésifs électroniques, qui sont largement utilisés dans l'électronique grand public, le photovoltaïque, l'électronique automobile, les applications industrielles, l'Internet des objets et d'autres domaines.
S'appuyant sur son système de technologie de base, la société a formé une disposition complète de produits qui peut couvrir les champs de l'emballage traditionnel et de l'emballage avancé, et a construit un système de produits complet qui peut être appliqué à l'emballage traditionnel (y compris DIP, TO, SOT, SOP, etc.) et un emballage avancé (QFN / BGA, SIP, FC, etc.) et avancé. En se concentrant sur la demande sans fer pour des emballages avancés tels que BGA, le module d'empreintes digitales, le fan-out, etc., la société développe davantage la technologie de production sans fer; En réponse à la demande croissante de composés de moulage par époxy de qualité automobile, des produits de composés de moulage époxy sans soufre sont en cours de développement; et l'investissement continu dans la recherche et le développement de composés granulaires (GMC) et de moulage liquide (LMC) qui peuvent être utilisés dans le champ HBM. Au cours de la période de référence 24H1, la société a conquis la technologie de liaison sans soufre des composés de moulage par époxy et a ajouté un nouveau brevet d'invention pour la composition de la résine époxy sans soufre et utilise des droits de propriété intellectuelle de la société et des droits de propriété intellectuelle de la société. Le 11 novembre 2024, Huahai Chengke a annoncé qu'elle avait l'intention d'acheter 100% des capitaux propres de Hengsuo Huawei Electronics Co., Ltd.
Jiangsu Zhongke Chemical New Materials Co., Ltd.
Fondée en 2011, la société est une entreprise nationale de haute technologie spécialisée dans la recherche et le développement, la production et les ventes de matériel d'emballage semi-conducteur. Il a une capacité de production annuelle de plus de 10 000 tonnes de matériaux d'emballage de semi-conducteurs, en se concentrant sur le développement de composés de moulage époxy dans des domaines d'application tels que des emballages avancés de circuit intégré à grande échelle et des semi-conducteurs de troisième génération. Du point de vue du produit, la technologie des composés de moulage époxy de la société est héritée de Pékin Kehua et est soutenue par l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences. Les produits de l'entreprise sont principalement utilisés dans l'emballage des semi-conducteurs et l'emballage au niveau de la carte, couvrant les semi-conducteurs en aval de troisième génération, les CI, les réglementations automobiles, les réglementations industrielles et d'autres applications. Les clients en aval incluent la technologie huatienne, la microélectronique Tongfu, la technologie Changdian, la microélectronique China Resources, le groupe Riyuexin et d'autres sociétés de premier plan des emballages nationaux et étrangers.
En décembre 2024, la CEM granulaire (GMC) pour l'emballage WLCSP / FOPLP a été mise en production de masse, EMC liquide (LMC) pour l'emballage du WLP est dans le stade de R&D et de vérification, et EMC de feuille (SMC) pour l'emballage creux, comme SAW, se trouve au stade de la R&D et de la vérification. En juillet 2024, la société s'est inscrite à des conseils d'introduction en bourse auprès du Bureau réglementaire des valeurs mobilières du Jiangsu et est sur le point de lancer une introduction en bourse.
Shanghai Feikai Materials Technology Co., Ltd.
Les matériaux Feikai ont été fondés en 2002. Ses composés de moulage par époxy sont principalement utilisés dans les dispositifs discrets de puissance, le support de surface de circuit intégré et les produits d'emballage de substrat. Les composés de moulage époxy d'emballage à mi-haut à haut se transforment progressivement des produits traditionnels de montage de surface IC / SSOP, DFN et QFP à l'emballage de substrat avancé BGA et MUF. Il a les caractéristiques d'un faible warpage, d'une faible absorption d'eau et d'une forte fiabilité. Il peut passer le niveau MSL élevé et est un EMC respectueux de l'environnement qui ne contient pas de brome, d'antimoine, etc. En juin 2024, il a déclaré: Les produits MUF de MUF de l'entreprise comprennent des matériaux d'emballage liquide LMC et des matériaux d'emballage granulaires GMC. Le matériau d'emballage liquide LMC a été produit en masse et vendu en petites quantités, et le matériau d'emballage de remplissage granulaire GMC est toujours au stade de la livraison des échantillons de recherche et de développement.
Wuxi Chuangda New Materials Co., Ltd.
La société a été fondée en 2003. Sa principale activité est la recherche et le développement, la production et les ventes de matériaux d'emballage thermodurcissants à haute performance. Ses principaux produits comprennent des composés de moulage époxy, des composés de moulage phénolique, du caoutchouc de silicone, de la colle en argent conductrice, des composés de moulage en polyester insaturé et d'autres matériaux d'emballage thermodurcissais, qui sont largement utilisés dans l'emballage dans les champs semi-conducteurs et automobiles.
Tianjin Kaihua Isolation Materials Co., Ltd.
La société a été créée le 19 juin 2000. C'est l'une des premières sociétés nationales produisant du matériel d'emballage électronique, avec une capacité de production annuelle de plus de 4 000 tonnes et une valeur de production annuelle de 100 millions de yuans. Il s'agit d'une entreprise de haute technologie qui est principalement engagée dans le développement, la recherche, la production et les ventes de matériaux d'emballage électroniques des matériaux d'encapsulation en poudre époxy et des matériaux d'encapsulation en plastique époxy. En août 2024, le projet de collecte de fonds de la société a ajouté 3 000 tonnes de capacité de production de matériaux d'encapsulation en poudre époxy et 2 000 tonnes de capacité de production de matériaux d'encapsulation en plastique en plastique époxy. Il est prévu qu'avec l'expansion des zones d'application, la capacité du marché continuera d'augmenter.
Jiangsu Zhongpeng New Materials Co., Ltd.
La société a été créée en 2006 et son prédécesseur était Jiangsu Zhongpeng Electronics Co., Ltd. Il s'agit d'un fabricant spécialisé dans la production de produits composés de moulage par époxy pour l'emballage de dispositifs semi-conducteurs.
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