黑暗是永恒的,但光明必须运行。《半导体封装玻璃基板技术与市场白皮书2024》即将发布。中国大陆玻璃基板设备厂在华为海思以及先进封装厂的带动下积极展开合作,合作目标是使AI大芯片整合封装具备更高频宽、更大密度和更强散热能力,伴随增大基板尺寸以提高生产效率与产能。本文围绕玻璃基板制造环节,罗列出中国大陆当前最先进(有些设备是卡国外脖子的)的设备供应链(第一部分),这些设备药水激光器厂家均已进入主流大厂运行,请大家参考交流。
针对玻璃基板的可靠性测试,中科院微电子所展开了对玻璃基板工艺失效机理演技,关注了激光诱导形貌、划切、叠层、湿度、翘度等验证测试,总结和创新玻璃基板可靠性的方法,为玻璃基板验证分析提供了指导性样品。
针对玻璃基板的可靠性测试等一系列难题,生益科技建立了行业唯一的国家电子电路基材工程技术研究中心、行业内领先的电性能实验室(110GHz)以及完备的可靠性测试及失效分析实验室,以定制化胶膜技术开发能力,提供玻璃基板信号完整性影响因素与仿真设计,提供玻璃基板SI参数评估与仿真设计,提供大尺寸封装玻璃基板翘曲影响因素与仿真设计,提供高功率工作条件下玻璃基板的互联可靠性设计与表征。IC封装胶膜SIF系列产品一站式满足电子互连与封装的胶膜材料解决方案。
磷酸、氢氟酸、SC1 是重要的激光刻蚀药水。为实现刻蚀玻璃基板,对于最终产品的性能和质量具有决定性的影响。在湿法刻蚀和清洗工艺中,有各种各样的化学药液。兴福集团是中国最大和世界知名的精细磷化工企业。湖北兴福电子规划55万吨/年微电子材料,其中35万吨高纯电子化学品,3万吨电子级磷酸,10万吨电子级硫酸。6万吨电子级氢氟酸, 5万吨电子级双氧水;另外,兴力电子材料现有产能电子级氢氟酸产线Line1: 15000吨/年。电子级氟化铵产线:6000吨/年;电子级BHF(BOE)产线:10000吨/年;预计建成时间2024年Q4电子级氢氟酸产线: 15000吨/年。
天承科技专注于化学沉积、电镀和铜面处理等技术领域。天承科技玻璃基板TGV填孔镀铜产品,在先进封装的RDL、Bumping 和TSV电镀铜技术得到著名封装厂和OEM认可;UBM电镀镍独特的配方降低了镀层应力,提升了封装的能力。公司技术团队具有不断迭代化学沉积和电镀配方技术的卓越能力。
圭华智能是超快激光微纳加工技术引领者,为板级封装510mm*515mm-730mm*920mm带来了国产化的激光诱导刻蚀和AOI。其蚀刻原理是超快激光贝塞尔光束诱导改性玻璃,具备高能量均匀密度、聚焦光斑小、AR值高,适应无碱玻璃、铝硅玻璃、熔融石英、合成石英类型,孔径可从800nm到2μm以上,孔侧壁光洁度<150nm,表面光洁度3nm。拥有全球最高的深径比200:1,具备全球最快的诱导效率,最大10000孔/秒。这些数据可在其AOI设备精确测定,实现位置&孔径报告、厚度&TTV报告。
帝尔激光聚焦于“激光诱导改质+化学蚀刻”的方式,在玻璃内部形成巨量通孔结构,为后续的金属化工艺实现提供条件,主要应用场景包括玻璃封装基板、Mirco LED基板、IPD集成无源器件、MEMS转接板、微流控器件、其他玻璃微结构等,可根据需求在基板上实现圆孔、方孔、埋孔、通孔以及微槽等多形态工艺。在深孔特性方面,最大深径比达到100:1,最小孔径≤5µm,最小孔间距≤10µm。板级封装最大支持650*650mm基板。目前设备已经实现小批量订单,客户集中在华南。7月2日,公司计划在武汉东湖高新区投资30亿元建设帝尔激光研发生产基地三期项目。目前公司已经完成面板级玻璃基板通孔设备的出货,实现了晶圆级和面板级TGV封装激光技术的全面覆盖。
上海微电子是提供板级封装光刻整体解决方案的领先公司,对标Canon、Onto、ORC推出了高性价比的国产PLP方案。公司具备晶圆级与面板级(含玻璃基板)封装光刻机研发及制造能力,可实现大翘曲、大焦深、高深宽比图形和有机物污染控制等,精度可达亚微米等级。面向板级封装光刻解决方案,可在TGV金属填充后实现RDL重布线。还可搭载配套的位置测量精度扫描机,实现产率提升。公司板级封装光刻机最大支持600mm×600mm的多种材质基板,在FOPLP领域已在客户产线稳定量产。上海微电子正在研究应用于玻璃基板、FOPLP、Chiplet、异质整合等技术,与国内多家板级封装厂商密切合作,计划2025年将推出面向AI和HPC的下一代新产品。
芯碁微装是国内直写光刻设备的龙头企业。公司具备晶圆级封装直写光刻机,PLP直写光刻机,IC载板直写光刻机,FPC直写光刻机,PCB高端曝光机等研发及制造能力。芯碁PLP直写光刻机具备RDL智能再布线,PI智能纠偏,智能涨缩,低场曲,无需掩膜板等优势。还可搭载配套我司自己研制的量检测系统实现产能和良率提升。公司PLP封装直写光刻机在2017年就已经进入客户端并实现稳定量产,目前最新PLP光刻设备可支持600mm×600mm的多种材质基板。
源卓微纳成功推出的4umLDI激光直写光刻机交付头部客户。这也是该机型继FC-BGA载板、微纳加工制造、网板等应用取得成功后,源卓微纳在玻璃载板领域取得的全新突破。该光刻机采用了国际领先的激光直写技术,能够实现高分辨率、高效率和稳定的的玻璃基板制造,极大地提升了产品的性能与可靠性。该设备以其高精度、高稳定性满足了玻璃基板行业在复杂生产过程中对设备、技术、工艺的严苛标准。
德龙激光目前在激光开槽(low-k)、晶圆打标的基础上,重点研发出玻璃通孔(TGV)、模组钻孔(TMV)、激光解键合等激光精细微加工设备。钻孔设备单点加工每秒为2000个孔。加工尺寸在550mm×650mm 200μm玻璃厚度上最小孔径10μm,可支持高于1:50的深径比,目前相关新产品已获得订单并出货。
京兆维智能装备公司集成了高分辨率光学成像系统、先进的图像处理系统以及基于AI算法的缺陷分类系统,可用于TGV工艺中玻璃基板打孔、腐蚀、显影、刻蚀等环节的各类表面缺陷的快速检查与分类,满足客户对TGV封装产品高精度、高效率的检测需求。目前公司首台面板级TGV先进封装缺陷检测设备(C.SPARK120)正式搬入客户现场。公司面向先进封装玻璃基板推出的玻璃通孔激光设备(TGV)已经有小批量出货。
Capcon公司拥有全球最快的面板键合技术,机台具备超高UPH>4000(1.5-2倍),XY 精度 ±1.5um @3σ,双动梁12键合头、单轨道或者晶圆/方形载台,面板尺寸可达750x700mm,适应常温或加热平台,芯片最大100x100mm,正反贴都行;可调节式的键合力 (30g~3,200g可选)并可即时回馈;多种芯片进料方式 (晶圆盒, JEDEC料盘, 华夫盘, 卷带机)及自动吸嘴更换;独立双晶圆台同时处理多种芯片,还具备独特的翘曲抑制机构。Capcon新设立的OSAP LAB先进封装实验室提供创新材料开发、设备优化、制程整合与模型设计,为全球提供量产的低成本高性能2.5D/3D解决方案。
鑫巨半导体是全球领先的半导体设备与技术服务供应商,专注于ECD和刻蚀设备。是国内唯一一家提供板级ECD及刻蚀设备的企业,发布国内首台完全国产化的板级ECD设备,领先于海外竞品。面向大批量制造的电镀设备专为TGV应用设计,支持双面电镀。鑫巨ReverseStream 药水交换技术支持610 * 610mm 面板尺寸。用于RDL 与高密度xBF 载板的大批量制造支持mSAP/ SAP 工艺流程;垂直非接触式光刻显影、退膜、闪蚀与阻焊显影;完成玻璃基板深径比1:15填孔;FMPS 高纯净防污染技术;5微米线宽/线距高精度蚀刻能力。产品应用包括:TGV、Chiplets、封装级面板、2.5D/3D封装、集成、FO-PLP、重布线层、柱状电镀、玻璃通孔等。目前产品已导入南方PLP工厂。
盛美上海是国内TGV电镀设备稀缺的供应商,凭借先进的技术以及丰富的产品线,已成为少数可以和国外电镀设备厂商竞争的公司。在针对高密度封装的电镀领域可以实现2μm超细RDL线的电镀以及包括铜、镍、锡、银和金在内的各种金属层电镀。
苏州尊恒半导体拥有多基板板级蚀刻线,采用湿法制程的垂直龙门蚀刻机、水平刻铜机和晶圆级蚀刻设备,尺寸从12寸英寸平方到510*515mm(600*600mm),实现蚀刻均一性,兼容EMC,有机基板及玻璃基板。尊恒半导体基于多基板能力国产化板级全自动系列设备设计先进、合理、节约空间、产能大、性价比高等特点获得行业的高度认可。目前已批量出货到FOPLP封装产线。
面对玻璃基板对激光设备的激光器需求,华工激光自主开发了激光诱导微孔深度蚀刻技术,拥有更好的穿孔质量、更小的加工半径和更深的加工深度。最小可以做到5μm孔径,径深比可达1:100,可在1cm²实现100万个微孔的密度。目前已向大多数国产设备客户供货。
扇出面板级封装( FOPLP )将半导体芯片重新分布在大面板上,思沃先进贴膜设备适用于多类先进封装技术中的贴膜工序,其“FOPLP微增层真空贴膜系统”成功进入量产。半导体面板级贴膜机系列,抗镀金干膜、阻焊型干膜、ABF 等材料在真空条件下进行贴膜加工,0.1mm~4mm片式贴膜工艺,整平精度可达4.5um,满足对位精准度。面板级封装RDL微增层设备,其制程能力已经能够支持510mm×515mm,同时还可以满足业界最大的700mmx700mm面板的需求。
矩阵多元科技目前聚焦于半导体先进封装的薄膜沉积工艺,已掌握国际尖端的磁控溅射PVD设备关键技术,具有整机机台的设计、生产和交付能力,并自主研发出溅射阴极系统、面板级封装基片装载系统等多项关键子系统。公司TGV PVD设备突破15:1深宽比种子层沉积。工业级量产的双枚叶式先进封装溅射PVD设备应用于扇出型面板级封装中的种子层金属化,已经获得数个国内头部半导体封装厂商订单,同时基于DEP600平台,矩阵多元科技已经完成用于高深宽比玻璃通孔种子层金属化的PVD设备样机搭建,正在为多家意向客户进行打样测试。
香港应用科技研究院开发了电化学沉积制造TGV三维互连结构,助力快速实现玻璃基板技术和样品的快速产业化、商业化。铜层与玻璃间的结合力 (需求≥5 N/cm)以及实现无孔洞的铜填充。材料开发需要粘结层增强铜层与玻璃间结合力。ASTRI自研粘结层CG-1使结合力增强为需求的180%。电化学测试上,ASTRI合成电镀填孔材料PD系列有良好光亮性, 可承受12A 电镀电流,合成电镀填孔材料PD系列对电流的抑制能力优于商业添加剂。多添加剂复合系统用于抑制玻璃基板的表面电流,平整通孔内壁。自研添加剂与电镀工艺,保型电镀良率达到100%、实心电镀良率100%。
大族半导体飞秒激光强化玻璃蚀刻通孔设备(FLEE-TGV)可以实现各种尺寸盲孔、异形孔、圆锥孔制备。每秒打孔>5000个,深径比>50:1,定位精度±5μm,适用于玻璃基板先进封装领域通孔的超快钻孔加工。
CMP化学机械抛光是TGV玻璃通孔技术流程里有一个核心技术难点,但容易被忽视,CMP影响后段良率的重要因素。CMP化学机械抛光并非光学里的研磨抛光那么简单,TGV要求TTV简单一般都是5um以内,Ra0.02,精度甚至高于晶圆级别。且国际上CMP仅对于300mm*300mm晶圆,对于玻璃基的大尺寸抛光国际上尚无案例。
北京兆维智能装备推出了首台面板级TGV先进封装缺陷检测设备集成了高分辨率光学成像系统、先进的图像处理系统以及基于AI算法的缺陷分类系统,可用于TGV工艺中玻璃基板打孔、腐蚀、显影、刻蚀等环节的各类表面缺陷的快速检查与分类。
景焱智能针对Panel级Fanout封装工艺开发的高端面板级芯片键合机,可以实现Chip to Panel, substrate to Panel的键合,其具有高速、高精度、高工艺兼容性等特点。高速最高可达30K(die size:5mm*5mm);高精度:±5um@3siqma。进一步,景焱智能将在今年完成面板级封装固晶机的系列化开发和量产。景焱智能的面板级封装固晶机产品线将覆盖PLPCSP、FOPLP、2.XDPOP、3DPOP、PLPFC等工艺技术需求。
莱普科技专业打造玻璃基板激光诱导钻孔机,最大扩展到650mmx620mm,深径比可达50:1,最快打孔速度可达≥5000孔/秒。平台定位精度≤2μm,重复定位精度≤1μm,刻蚀孔径≥5-10μm。莱普科技还推出晶圆激光划片/切割机,可以解决玻璃基板碎裂的问题。
光力科技切割划片机可以应对玻璃基板的切割需求。针对12寸玻璃晶圆全自动划片机,步进精度:≤2μm/5mm,进刀速度输入范围进刀速度输入范围,高精度、高性能的双轴(对向式分布)结合全新设计的操作系统,提供高效,低使用成本的切割体验。
武汉精测电子集成CD量测功能,集成台阶量测功能,支持Color Review and Offline Review,支持TGV玻璃基板先进封测。可针对玻璃基板亚微米量级二维图形缺陷检测。
东威科技储备玻璃基板及TGV相关技术知识,打造了双边电镀设备。如针对玻璃脆性的传动,可以最大化减少产品在生产中的大幅度运动,专利夹具的使用可以较大优势来实现比较低的碎片率。水平式传送,对于高纵横比的通孔排气,相较于垂直式的平孔排气,优势更加明显。公司司已接到玻璃基板电镀设备的订单
苏科斯以玻璃表面长膜+TGV玻璃电镀金属填充发力,针对玻璃基板设备开发并量产一条龙服务。目前产品包括电镀设备(RDL、TSV、TGV设备)、化学镀镍钯金设备、清洗设备、去胶设备、镀膜设备等。2022年开发量产设备8&12Inch Wafer 的水平电Cu/Ni/Au机化学镀Ni、Pd、Au机single wafer 蚀刻清洗机。2023年开发量产设备成立镀膜工艺研发部 , 首台FH CVD设备进行测试验证。2024年开发量产设备8&12Inch 全自动8腔电镀设备3台镀膜设备FH CVD设备签订6台订单,开始量产。面板级封装设备也在研发中。
江苏正钜智能装备有限公司,是国内唯一一家成功研发并开始量产TGV玻璃基板的CMP化抛设备厂家!多年来专业从事CMP设备研发生产和工艺开发及相关耗材生产,为蓝宝石衬底、晶圆、玻璃晶圆、光学玻璃行业提供了数千台精密减薄设备、研磨设备、抛光设备、CMP专用设备,并且在相关耗材及生产工艺方面积累了丰富的经验,打破了国外垄断。于2021年被江苏省招商引资重新成立了正钜半导体设备公司,2023年专门针对TGV玻璃基板的特异性开发了一款CMP高精密化抛设备,已经为多家头部TGV玻璃基板生产厂家打样测试通过,设备已经量产并交付给客户使用。初期免费为客户打样测试。为了满足部分客户需求,也可以为客户提供6寸、8寸、板级CMP代加工服务,可以做直径760mm或515*510mm,相当于26寸。
我们的爱情,磕磕碰碰,生出了百里花丛,修修补补,缀成了锦绣山河。以上未尽,欢迎有玻璃基板技术能力且有供货的设备药水关键核心部件的厂家积极与我们联系,向未来半导体副主编齐道长(微信/电话:19910725014)献计献策,我们将在下一篇文章《市场白皮书 | 玻璃基板最强扩产设备供应链(二)》中推出您的精彩技术案例。
打造中国玻璃基板供应链联盟,第二届国际玻璃通孔技术创新与应用论坛(ITGV2025年中论坛 ) 定档于2025年6月26-27日在深圳隆重举行。将隆重邀请中科院微电子所、长电科技、通富微电、SKC、华为海思及大陆供应链/台湾供应链、国际供应链的技术专家,从HPC/AI需求侧发力,发挥玻璃基板巨大的封装潜力,协同各方,摧毁避障,迎接2025/2026年量产年代。
打造适应量产的玻璃基板材料、制造设备和供应链。为此,ITGV2025年中论坛在盛大召开期间,我们准备了2天的未来半导体封装技术展(FSEMI 2025),在酒店展厅展出和示范玻璃基板、面板级封装与共封装技术等下一代半导体封装技术的案例与服务。