电子产品不断趋于微型化、轻量化,电子元器件不断集成化,元器件的组装和后续的生产工艺更加精密,自然而然地也对电子材料粘合剂(胶水)提出了更高的适应性要求。
文︱郭紫文
图︱汉高
随着5G、人工智能、物联网的飞速发展,电子产品不断趋于微型化、轻量化和多功能化,电子元器件也不断趋向于集成化。这就要求元器件的组装和后续的生产工艺更加精密,自然而然地也对电子材料粘合剂(胶水)提出了更高的适应性要求。
3月17日,汉高(Henkel)亮相2021 SEMICON China,重点展示了其为实现系统性封装的先进封装技术、存储器内部芯片堆叠的加工技术、氮化镓和碳化硅技术、紧凑摄像头模组及推动3D摄像头模组粘接的智慧电子材料粘合剂解决方案。
在接受探索科技(techsugar)采访时,汉高电子事业部市场策略经理刘鹏提到,胶水无好坏之分,契合客户需求的胶水才是真正合适的胶水。电子材料胶水的应用场景非常广泛,包括半导体封装、模组组装及后道整机组装。
根据客户提供的技术要求和CTQ(客户技术需求),具体到每一个应用点,提供合适的胶水,是汉高一直以来的任务和目标。刘鹏表示,针对客户定制化需求,汉高在电子材料粘合剂市场有以下三点优势:
第一,研发能力强大。汉高研发中心遍布全球,且各有所长,沟通“零障碍”,可实时共享所有技术资料和实验结果。
第二,提供在线技术支持。汉高拥有遍布全球网络的销售和技术支持,能够“真枪实弹”地派驻在客户产线帮助客户验证胶水合适与否。
第三,稳定灵活的供应链管理体系。汉高的供应链管理采购基于全球网络,能够很容易应对原材料断货等一系列突发情况,根据客户生产需求,迅速调整生产计划。
2015年,在摄像头市场爆发式增长的前夜,汉高卡点切入该市场。进入市场后拿到的第一个应用就是汉高传统强势领域——芯片粘接。经过两年的技术研发和积累,汉高推出了UV加热固产品,该系列产品在2018年开始广泛应用于模组工厂。借此机会,汉高和市场一起成长起来。
目前摄像头的发展趋势主要分为两点,前摄趋于屏下,而后摄的升级则表现在单个模组越来越大,或使用更多摄像头。这就对胶水的设计本身提出不同趋向的要求,进而传递到胶水的定制化需求。
手机摄像头对像素要求越来越高,从原来的4800万延伸到6400万,甚至1亿像素以上。高清像素传感器较之普通传感器尺寸更大,粘接时易发生翘曲。刘鹏表示,为了解决传感器与镜头匹配问题,控制翘曲,汉高专门开发了一系列芯片粘接胶水。
摄像头市场需求更多光学功能,如大光圈、夜景拍摄,对镜头主动对准工艺提出了更加严苛的精度和可靠性要求。汉高也提供了相应解决方案,以满足不同技术需求的产品。
另外,3D传感器渗透率也在不断提高。3D传感器功能强大,在3D建模、VR和AR方面都有很大的应用前景。苹果推出Lidar,已经在iPad、iPhone上被广泛接受,汉高也紧跟潮流,于2018年开始与相关模组工厂合作,研发相对应的胶水。
从市场层面来看,3D传感器的应用未来会迎来爆发性增长。除手机之外,3D传感器在智能家居和消费电子领域的应用也越来越广泛。
针对模组市场,对胶水的发展则有以下三点要求。
可靠性测试从原来的250小时到现在500小时,未来可能发展到1000小时以上。
终端设计把产品卖点寄希望于模组技术迭代,对胶水提出了更多定制化要求。
模组厂不断扩产增能,胶水UV和热固化也要求快速化,由原来60分钟降到5-10分钟。
胶水固化方式分为UV加热固化、纯UV固化、纯热固化和湿气固化。快速固化的前提是保证质量和性能,只有在质量和性能保证的前提下,加速固化时间对客户才有意义。
而按照半导体技术的发展趋势,对胶水的金属材质兼容性、导电性、导热性则有更高要求。胶膜市场需求的增长尤为显著。芯片越来越薄且微型化,传统胶膜乃至导电胶膜的使用量逐渐增大,传统芯片胶最终将会被胶膜取代。
存储器作为半导体行业三大支柱之一,在电子产品“轻薄化”过程中起到了十分关键的作用。为了满足不断发展的芯片堆叠要求,更薄的晶圆必不可少,因此有效处理和加工25μm至50μm厚的晶圆就变得十分重要。针对该类应用汉高推出了非导电芯片粘接薄膜,为用于堆叠封装的母子芯片而设计,稳定的晶圆切割和芯片拾取性能,适用于薄型大芯片应用,能够有效助力于当今存储器件的生产。
此外,汉高还提出了大功率芯片粘接解决新方案,推出了两款以高可靠性和高导电导热为特点的芯片粘接材料,一款是全银烧结芯片粘接胶,不仅具有高导电率和高导热性,还具有在线工作时间长,可加工性好的特点。另一款是汉高新一代半烧结芯片粘接胶,能够通过烧结金属连接,确保器件运行的可靠性。
汉高电子事业部半导体技术经理沈杰表示汉高对碳化硅大功率器件的发展尤为关注。以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体材料具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率,在高温、高压、高功率和高频的领域将替代前两代半导体材料,具有巨大的发展前景和市场机遇。
芯片体积更小,集成度更高,散热不可避免地成了亟待解决的问题,对于高导热银胶的技术要求也随之提升。汉高在此方面拥有成熟的工艺,可以用压力烧结实现200瓦以上导热,也可无压力烧结实现可观的高导热。
电子行业在中国蓬勃发展,并开始引领全球。汉高正逐步运用全球资源进行本地化探索,国内外均设有研发实验室和工厂,有利于资源整合。
胶水粘接跟应用密切相关,因此汉高研发和技术支持实验室均建立在客户周围,致力于做好技术支持工作。刘鹏透露,汉高电子事业部将在国内新建一个研发技术支持实验室,继续帮助客户解决挑战性的难题,并积极为不同行业的客户持续创造更高价值。
