國產硅片產業發展面臨的挑戰(晶圓級WLP微球植球后清洗)
一、我國硅片產業發展面臨的挑戰
(1)產業環境發生重大變化。美國芯片法案和出口管制新規陸續出臺,先進半導體設備和技術受到嚴格管制。歷史上半導體硅片一直是全球市場、需求端和供應端互相依存,從硅片制造來看,供應我國半導體硅片產業所需關鍵檢測設備、關鍵零部件、關鍵原輔材料供應可能受影響,關鍵人才引進難度更大,同時產品進入美國等供應體系預計將受到較大限制,國內硅片企業在國際上的競爭力受到影響。

(2)國內企業的產業規模、技術水平、盈利能力等方面與國際領先企業仍存在很大差距。從產業規模看,國外主要企業的12 in硅片產能在1×106片/月以上,其中日本信越化學工業株式會社的產能達到3.1×106片/月,而且連續多年穩定出貨,技術水平可以覆蓋全部下游技術節點,產品種類包括拋光片、外延片、退火片等,可以滿足所有半導體產品需要,綜合毛利率長期保持在40%以上,具有穩定良好的盈利能力。截至2022年年底,國內企業目前單一產出不超過3×105片/月,先進制程產品仍以研發為主,技術水平與國外領先水平尚有較大差距,產品品種少,質量穩定性仍需提高,中國企業的12 in硅片尚未進入三星等全球前10的半導體芯片制造公司。與此同時,12 in硅片公司大多仍處于虧損狀態,尚不具備良好的回報,盈利能力不強。
(3)12 in硅片投資大、產品驗證周期長,產能爬坡速度慢,企業經營面臨較大壓力。按照目前的投資測算,建設3×105片12 in硅片生產線須投入60億元以上資金,同時產品驗證、產能爬坡需要幾年時間,企業需要承擔較長時間虧損,達產之后銷售收入僅可達到20多億元,折舊費用高,盈利水平不強。與此同時,半導體產業周期性強,當面臨半導體下行周期時,企業經營壓力更大,存在長期虧損的風險。對企業綜合經營能力和抗風險能力有極高的要求。

(4)產業基礎仍存短板,尤其12 in硅片制造所需關鍵顆粒測試設備、最終拋光液、包裝片盒等關鍵設備和原輔材料依然依賴進口,國內企業差距大,存在被“卡脖子”風險,產業鏈安全存在一定風險,這些因素也導致12 in硅片產業關鍵環節投資大、運行成本高。已國產化設備、原輔材料的質量性能仍有差距,在12 in硅片產線的推廣使用少,制約國內12 in硅片產業的競爭力。
二、半導體晶圓芯片清洗
先進封裝-晶圓級WLP微球植球后清洗:
先進封裝產品芯片焊后封裝前,基板載板焊盤上的污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

針對先進封裝產品芯片焊后封裝前,基板載板焊盤、電子制程精密焊后清洗的不同要求,合明科技在水基清洗方面有比較豐富的經驗,對于有著低表面張力、低離子殘留、配合不同清洗工藝使用的情況,自主開發了較為完整的水基系列產品,精細化對應涵蓋從半導體封裝到PCBA組件終端,包括有水基清洗劑和半水基清洗劑,堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現在,在同等的清洗力的情況下,合明科技的兼容性較佳,兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下,合明科技的清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,離子殘留低、干凈度更好。
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以上為本公司一些經驗的累積,因工藝問題內容廣泛,沒有面面俱到,只對常見問題作分析,隨著電子產業的不斷更新換代,新的工藝問題也不斷出現,本公司自成立以來不斷的追求產品的創新,做到與時俱進,熟悉各種生產復雜工藝,能為各種客戶提供全方位的工藝、設備、材料的清洗解決方案支持。
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