我们已经知道芯片封装工艺流程包括来料检查、贴膜、磨片、贴片、划片、划片检测、装片、键合、塑封、打标、切筋打弯、品质检验、产品出货等。在这一过程中，就需要用到封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、粘接材料等封装材料，它们都是芯片完成封装出货的重要支撑。

1、封装基板

封装基板，又称IC载板，是一类用于承载芯片、连接芯片与PCB母板的线路板。传统的IC封装采用引线框架作为IC导通线路与支撑IC的载体，连接引脚于导线框架的两旁或四周，如QFP、QFN）等。随着技术发展，IC的线宽不断缩小，集成度稳步提高，IC封装也逐步向着超多引脚、窄节距、超小型化方向发展。20世纪90年代中期，一种以BGA、CSP为代表的新型IC高密度封装形式问世，封装基板随之产生。

封装基板是在PCB领域中HDI板（High Density Interconnector，高密度互连板）的基础上发展而来的，属于PCB的一个技术分支。它是第一大半导体封测材料，作为一种高端的PCB，具有高密度、高精度、高性能、小型化及轻薄化的特点，可为芯片提供支撑、散热和保护的作用，同时也可为芯片与PCB母板之间提供电气连接及物理支撑。封装基板的产品工艺不断地随着封装形式演进，在高阶封装领域已取代传统引线框架，成为芯片封装中不可或缺的一部分。

封装基板种类繁多，具有多种分类方式。根据绝缘层材料可分为有机封装基板、无机封装基板和复合基板。有机基板由有机树脂、环氧树脂等有机材料制成，介电常数较低且易加工，适用于导热性要求不高的高频信号传输。无机基板包括陶瓷基板和金属基板，其中陶瓷基板是由各种无机陶瓷制成，耐热性好、布线较易且尺寸稳定。复合基板则是根据不同需求的特性来复合不同有机、无机材料。此外，封装基板还可以根据封装工艺和应用领域进行划分。

需要说明的是根据数据统计，有机封装基板的产值约占IC封装基板总产值的80％以上。因此很多地方在统计封装材料市场结构时，所说的封装基板就是有机封装基板，而将陶瓷基板被单列出来作为一类，将金属基板和复合基板归为其他类。我们也采用这一方式，本小节主要介绍有机封装基板，除特别说明外，所说的封装基板也是指有机封装基板，其他类基板随后单独介绍。

（1）按基材划分

按基材，封装基板又分为刚性基板和柔性基板。其中，刚性基板又可进一步划分为BT（Bismaleimide Triazine，双马来酰亚胺三嗪树脂）、ABF（Ajinomoto Buildup Film，味之素堆积膜）、MIS（Molded Interconnect Substrate，铸模互连基板）；柔性基板又可进一步分为PI（Polyimide，聚酰亚胺）、PE（Polyethylene，聚酯）。

BT树脂最初是由日本三菱瓦斯研发出来，由双马来酰亚胺与氰酸酯树脂合成制得。BT基板不易热涨冷缩、尺寸稳定，材质硬、线路粗，多用于手机MEMS、通信、内存和LED等领域，全球约有70%以上IC载板使用 BT材料。ABF树脂是由Intel主导研发的材料，基本被日本味之素所垄断，由环氧树脂/苯酚硬化剂、氰酸酯/环氧树脂和带有热固性烯烃的氰酸酯制成。ABF作为增层材料，可直接附着于铜箔之上制备线路，无需压合过程，因此可以做线路较细、高引脚数、高传输的芯片，多用于 CPU、GPU 和晶片组等大型高端晶片。MIS基板是一种新型技术，包含一层或多层预包封结构，每一层之间都通过电镀铜连接，具有更细致的布线能力与传输能力，以及更小的外形，目前在模拟、功率IC数字货币等领域迅速发展。

柔性基板方面，PI、PE树脂在挠性PCB和IC载板中得到了广泛的使用，尤其在带式IC载板中应用最多。挠性薄膜基板主要分为三层有胶基板和二层无胶基板。三层有胶板最初主要用于运载火箭、巡航导弹、空间卫星等军工电子产品，后来也扩展到各种民用电子产品芯片。无胶板厚度更小，适合于高密度布线，在耐热性、细线化和薄型化具有明显的优势，产品广泛应用于消费电子、汽车电子等领域，是未来挠性封装基板主要发展方向。

（2）按封装工艺

按封装工艺分类方面，根据IC载板与芯片的连接方式，半导体封装可以分为WB和FC两种形式。WB封装利用外部能量使金属引线与芯片和基板的焊盘结合，实现芯片与基板、芯片与芯片之间的互通，多用于射频模块、MEMS、存储类芯片的封装；倒装封装通过芯片上的焊球倒置，加热结合在基板上，提高了传输效率及减少了封装体积，多用于处理器芯片等产品的封装。

此外，按IC载板与PCB的连接方式不同可分为CSP、BGA、PGA（Pin Grid Array，针形阵列封装）及LGA（Land Grid Array，闸形阵列封装），其中BGA/CSP为当前主流封装形式。BGA的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面，提高了引脚数的同时减少了面积。CSP封装使芯片面积与封装面积之比不超过1：1.2，体积减小也变得更加轻薄，提升了芯片传输速度。PGA一般是将IC焊接在一块电路板上，电路板的另一面是排列成方阵的插针，这些插针可以插入或焊接到其他电路板上对应的插座中，适合于需要频繁插拔的场合。 LGA的特点在于其针脚是位于插座上而非集成电路上，芯片能被连接到PCB上或直接焊接至电路板上，与传统针脚在集成电路上的封装方式相比，可减少针脚损坏的问题并可增加脚位。

因此，按封装工艺IC载板可分为六类：WB-CSP 、WB-BGA 、FC-CSP 、FC-BGA、FC-PGA、FC-LGA。

（3）按应用领域

按照应用领域的不同，封装基板分为存储芯片封装基板、微机电系统封装基板、射频模块封装基板、处理器芯片封装基板和高速通信封装基板等，主要应用于移动智能终端、服务器、存储等下游领域之中。

从产业链角度来看，封装基板的上游主要为原材料，可分为结构材料（树脂、铜箔、绝缘材等）、化学材料（干膜、油墨、金盐、光阻、蚀刻剂、显影剂）以及耗材（钻头）。其中，树脂、铜箔、铜球为占IC载板成本比重最大的原材料，比分别为35%，8%，6%；封装载板下游主要为电子设备及其元器件，应用于移动终端、个人电脑、通讯设备、存储、工控医疗、航空航天、汽车电子等领域。

我们上面已经介绍，封装基板产品是一类更高端的PCB，有别于传统PCB，高加工难度与高投资门槛是封装基板的两大核心壁垒。从产品层数、板厚、线宽与线距、最小环宽等维度看，封装基板更倾向于精密化与微小化，而且单位尺寸小于150*150mm，其中线宽/线距是产品的核心差异，封装基板的最小线宽/线距范围在10~130um，远远小于普通多层硬板PCB的50~1000um。除高加工难度和高投资门槛外，客户认证的时间周期较长（核心设备交期18~24个月，从组建团队、拿地建厂、装修调试到产能爬坡、完成大客户认证，保守估计至少需要2-3年时间）且不轻易更换也铸就了其高壁垒特性。

从市场规模来看，根据Prismark数据，2021年全球PCB行业产值为804.49亿美元，同比增长23.4%，预计2021-2026年全球PCB行业的复合增长率为4.8%。从产品结构来看，IC封装基板占比17.6%，据此可推算2021年全球封装基板行业整体规模达141.59亿美元（注意这里由于统计数据的原因，已经包括了无机封装基板，因为按照封装材料243亿美元及有机封装基板40.1%的占比来看，归口到有机封装基板的规模为97.4亿美元），同比增长39.4%，已超过柔性板成为印制电路板行业中增速最快的细分子行业。预计2026年全球封装基板市场规模将达到214.35亿美元，2021-2026年的CAGR为8.6%。

从竞争格局来看，封装基板市场集中度相对较高，呈现强者恒强态势。根据NTI和Prismark的数据统计，2016和2020年IC载板市场CR10均为83%。2016和2020年IC载板市占率前三的公司均为欣兴电子、揖斐电和三星电机。大陆企业也在积极布局，深南电路、兴森科技、珠海越亚等内资厂商第一梯队已初具雏形。从营收规模看，深南电路在产能规模及营收体量上位居第一，兴森科技收入规模仅次于深南电路与珠海越亚，产品制程能力可达到一般类封装基板的水平 (即包括一般类 FCCSP、CSP等)。深南电路以MEMS模组类产品向存储类延伸，产能规模处于国内第一。珠海越亚产品以射频类为主，产品均价相对较高而产能规模与兴森科技相当。产品类型来看，深南电路与兴森科技均是国内可量产存储类装基板的厂商。

2、陶瓷基板

热是影响大功率半导体器件可靠性的关键因素，根据化合积电，电子元器件55%故障率来自热失效，电子元器件温度每升高2度，可靠性下降10%。电子元器件器件热管理包括封装和系统性能两个部分。从封装角度出发，器件散热主要依靠热传导方式，热量沿着芯片-键合层-基板-散热器传导，最后通过对流耗散到空气中。封装基板作为大功率半导体器件重要的散热通道，其选择和结构设计对性能至关重要。常见的选择为金属基板和陶瓷基板，陶瓷基板作为新兴的散热材料，具有优良电绝缘性能，高导热特性，导热性与绝缘性都优于金属基板，更适合功率电子产品封装，已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料，广泛应用于LED、汽车电子、航天航空及军用电子组件、激光等工业电子领域。

对于陶瓷基板，需要通过其实现电气连接，因此需要对其金属化，陶瓷基板由陶瓷基片和布线金属层两部分组成，金属布线是通过在陶瓷基片上溅射、蒸发沉积或印刷各种金属材料来制备薄膜和厚膜电路。在陶瓷基板的制作工艺中，粉体、基片和金属化是影响基板热导率、机械强度等关键性能的核心工序。

陶瓷基板可以按照不同方式分类，按基材可以分为氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、氮化硼、碳化硅等；按结构可分为平面陶瓷基板与三维陶瓷基板，这两者按制备工艺又可以进一步分类。

平面陶瓷基板按制备工艺可进一步分为薄膜陶瓷基板（Thin Film Ceramic Substrate，TFC）、厚膜印刷陶瓷基板（Thick Printing Ceramic Substrate, TPC）、直接键合铜陶瓷基板（Direct Bonded Copper Ceramic Substrate，DBC）、 直接敷铝陶瓷基板（Direct Bonded Aluminum，DBA），活性金属焊接陶瓷基板（Active metal Brazing Ceramic Substrate，AMB）、直接电镀铜陶瓷基板（Direct Plated Copper Ceramic Substrate，DPC） 和激光活化金属陶瓷基板（Laser Activated metallization Ceramic Substrate，LAM） 等。

三维陶瓷基板可进一步分为高/低温共烧陶瓷基板（High/Low Temperature Co-fired Ceramic Substrate，HTCC/LTCC）、 多层烧结三维陶瓷基板（Multilayer Sintering Ceramic Substrate，MSC）、直接粘接三维陶瓷基板（Direct Adhere Ceramic Substrate，DAC）、多层镀铜三维陶瓷基板（Multilayer Plated Ceramic Substrate，MPC）以及直接成型三维陶瓷基板（Direct Molding Ceramic Substrate，DMC) 等。

从基材角度来看，六种基材各有不同特点。BeO、A1203、AIN、Si3N4这四种材料是已经投入生产应用的主要陶瓷基板材料，其中氧化铝技术成熟度最高、综合性能好、性价比高，是功率器件最为常用的陶瓷基板，市占率达80%以上。氮化铝陶瓷比氧化铝陶瓷具有更高的热导率，在大功率电力电子等需要高热传导的器件中逐渐替代氧化铝陶瓷，应用前景广阔。

Si3N4 陶瓷抗弯强度高、耐磨性好，是综合机械性能最好的陶瓷材料，同时其热膨胀系数最小，因而被认为是一种很有潜力的功率器件封装基片材料。但是其制备工艺复杂，成本较高，热导率偏低，主要适合应用于强度要求较高但散热要求不高的领域。 BeO粉体具有毒性限制了其应用，但在某些大功率、高频半导体器件以及航空电子设备和卫星通讯中，为了追求高导热和理想高频特性，仍在采用BeO陶瓷基片。SiC材料介电常数为40，是AlN陶瓷的4倍，限制了其高频应用。BN材料具有较好的综合性能，但作为基片材料，它没有突出优点，且价格昂贵，与半导体材料热膨胀系数也不匹配，目前仍处于研究中。

从结构和制作工艺来看，采用平面结构和三维结构主要是由下游的可靠性需求决定的。由于许多微电子器件（如加速度计、陀螺仪、深紫外LED等）芯片对空气、湿气、灰尘等非常敏感。如LED芯片理论上可工作10万小时以上，但水汽侵蚀会大大缩短其寿命 (甚至降低至几千小时)。为了提高这些微电子器件性能（特别是可靠性），必须将其芯片封装在真空或保护气体中，实现气密封装（芯片置于密闭腔体中，与外界氧气、湿气、灰尘等隔绝）。因此，必须首先制备含腔体（围坝）结构的三维基板，满足封装应用需求。

（1）平面陶瓷基板

TFC一般采用溅射工艺直接在陶瓷基片表面沉积金属层。如果辅助光刻、显影、刻蚀等工艺，还可将金属层图形化制备成线路。由于溅射镀膜沉积速度低 (一般低于1μm/h)，因此其表面金属层厚度较小 (一般小于1 μm)，可制备高图形精度 (线宽/线距小于10μm) 基板，主要应用于激光与光通信领域小电流器件封装。

TPC通过丝网印刷将金属浆料涂覆在陶瓷基片上，干燥后经高温烧结制备，金属线路层厚度一般为10μm ~ 20μm。其制备工艺简单，具有生产效率高、制造成本低等优点。但因丝网印刷工艺所限无法获得高精度线路 (最小线宽/线距一般大于100μm)。此外为降低烧结温度，提高金属层与陶瓷基片结合强度，通常在金属浆料中添加少量玻璃相，这将降低金属层电导率和热导率。因此TPC仅在对线路精度要求不高的电子器件 (如汽车电子) 封装中应用。

DBC通过热熔式粘合法，在高温下将铜箔直接烧结到Al2O3和AlN陶瓷表面制备。由于陶瓷和铜具有良好的导热性，且铜箔与陶瓷间共晶键合强度高，因此DBC基板具有较高的热稳定性，已广泛应用于IGBT、激光器(LD)和聚焦光伏(CPV)等器件封装散热中。DBC铜箔厚度较大(一般为100μm-600μm)，可满足高温、大电流等极端环境下器件封装应用需求。虽然其在实际应用中有诸多优势，但在制备过程中对设备和工艺控制要求较高，生产成本也较高。

DBA是基于DBC工艺技术发展起来的新型金属敷接陶瓷基板，是铝与陶瓷层键合而形成的基板，其结构与DBC相似，也可以像PCB基板一样蚀刻出各式各样的图形。DBA可以提高整个系统的散热效率、可靠性和节省成本，在高压输变电、智能电网、储能系统、超级充电站、轨交等半导体器件、高压光伏发电等应用领域极具市场前景。

AMB也是在DBC技术的基础上发展而来的，在800℃左右的高温下，含有活性元素Ti、Zr的AgCu焊料在陶瓷和金属的界面润湿并反应，从而实现陶瓷与金属异质键合。依靠这一键合，AMB可降低基板内部热应力，同时结合强度高，可靠性好。由于氮化硅与铜之间不会形成Cu-Si-O化合物，无法使用DBC工艺，AMB实现了氮化硅与铜的结合，在第三代半导体碳化硅功率器件和高导热性、高可靠性、高功率等要求的IGBT模块等方面极具潜力。

DPC是在陶瓷薄膜工艺基础上发展起来的陶瓷电路加工工艺。以陶瓷作为线路的基板，采用溅镀工艺于基板表面复合金属层，并以电镀和光刻工艺形成电路。其前端采用了半导体微加工技术（溅射镀膜、光刻、显影等），后端则采用了PCB制备技术（图形电镀、填孔、表面研磨、刻蚀、表面处理等），因此具有图形精度高、可垂直互连、生产成本低等技术优势，可普遍应用于大功率LED、半导体激光器、功率器件、微波、光通讯、VCSEL、射频器件等应用领域。

LAM基板制备利用特定波长的激光束选择性加热活化陶瓷基片表面，随后通过电镀/化学镀完成线路层制备。其技术优势包括：无需采用光刻、显影、刻蚀等微加工工艺，通过激光直写制备线路层，且线宽由激光光斑决定，精度高 (可低至10μm ~ 20μm)；可在三维结构陶瓷表面制备线路层，突破了传统平面陶瓷基板金属化的限制；金属层与陶瓷基片结合强度高，线路层表面平整，粗糙度在纳米级别。可以看出，虽然LAM技术可在平面陶瓷基板或立体陶瓷结构上加工线路层，但其线路层由激光束“画”出来，难以大批量生产，导致价格极高，目前主要应用在航空航天领域异型陶瓷散热件加工。

（2）三维陶瓷基板

HTCC/LTCC：HTCC制备过程中先将陶瓷粉 (Al2O3或AlN) 加入有机黏结剂，混合均匀后成为膏状陶瓷浆料，接着利用刮刀将陶瓷浆料刮成片状，再通过干燥工艺使片状浆料形成生胚；然后根据线路层设计钻导通孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，最后将各生胚层叠加，置于高温炉 (1600°C) 中烧结而成。由于HTCC基板制备工艺温度高，因此导电金属选择受限，只能采用熔点高但导电性较差的金属 (如W、Mo及Mn等)，制作成本较高。此外，受到丝网印刷工艺限制，HTCC线路精度较差，难以满足高精度封装需求。但HTCC 基板具有较高机械强度和热导率 [20 W/(m·K) ~ 200 W/(m·K)]，物化性能稳定，适合大功率及高温环境下器件封装。

为了降低HTCC制备工艺温度，同时提高线路层导电性，业界开发了LTCC基板。LTCC与HTCC制备工艺类似，只是在陶瓷浆料中加入了一定量玻璃粉来降低烧结温度，同时使用导电性良好的Cu、Ag和Au等制备金属浆料。LTCC制备温度低，但生产效率高，可适应高温、高湿及大电流应用要求，在军工及航天电子器件中得到广泛应用。另一方面由于在陶瓷浆料中添加了玻璃粉，导致LTCC基板热导率偏低 [一般仅为3W/(m·K) ~ 7W/(m·K)]。此外LTCC也有金属线路层精度低的问题；而且多层陶瓷生胚叠压烧结时还存在收缩比例差异问题，影响成品率，一定程度上制约了LTCC基板技术发展。

MSC：与HTCC/LTCC一次成型制备三维陶瓷基板不同，MSC首先制备TPC，随后通过多次丝网印刷将陶瓷浆料印刷于平面TPC基板上，形成腔体结构，再经高温烧结而成。由于陶瓷浆料烧结温度一般在800°C左右，因此要求下部的TPC基板线路层必须能耐受如此高温，防止在烧结过程中出现脱层或氧化等缺陷。MSC基板技术生产设备和工艺简单，平面基板与腔体结构独立烧结成型，且由于腔体结构与平面基板均为无机陶瓷材料，热膨胀系数匹配，制备过程中不会出现脱层、翘曲等现象。其缺点在于，下部TPC线路层与上部腔体结构均采用丝网印刷布线，图形精度较低；同时腔体厚度 (深度) 有限。因此MSC三维基板仅适用于体积较小、精度要求不高的电子器件封装。

DAC：上述三种基板线路层都采用丝网印刷制备，精度较低，难以满足高精度、高集成度封装要求，因此业界提出在高精度DPC上成型腔体制备三维陶瓷基板。由于DPC金属线路层在高温 (超过300°C) 下会出现氧化、起泡甚至脱层等现象，因此基于DPC技术的三维陶瓷基板制备必须在低温下进行。通常使用粘胶法制备，首先加工金属环和DPC陶瓷基板，然后采用有机粘胶或无机粘胶将金属环与DPC基板对准后粘接、加热固化。由于胶液流动性好，因此涂胶工艺简单，成本低，易于实现批量生产，且所有制备工艺均在低温下进行，不会对DPC基板线路层造成损伤。但有机胶耐热性差，目前DAC主要应用于线路精度要求较高，但对耐热性、气密性、可靠性等要求较低的电子器件封装。相较之下无机胶方案可大大提高DAC的耐热性和可靠性。

MPC：为了发挥DPC高图形精度、垂直互连等优势，MPC在DPC上直接制备具有厚铜围坝结构的三维基板，即在完成DPC线路层加工后，再通过多次光刻、显影和图形电镀完成围坝制备 (厚度一般为500μm ~ 700μm)。MPC采用图形电镀工艺制备线路层，避免了线路粗糙问题，满足高精度封装要求。基板与金属围坝一体化成型为密封腔体，气密性高；整体为全无机材料，具有良好的耐热性，抗腐蚀、抗辐射等。金属围坝结构形状可以任意设计，顶部可制备出定位台阶，便于放置玻璃透镜或盖板，目前已成功应用于深紫外LED封装和VCSEL激光器封装，并部分取代LTCC。其缺点在于因干膜厚度限制，制备过程需要反复进行光刻、显影、图形电镀与表面研磨，耗时长 ，生产成本高；此外，由于电镀围坝铜层较厚，内部应力大，MPC基板容易翘曲变形，影响后续的芯片封装质量与效率。

DMC：是为了提高三维基板生产效率，同时保证基板线路精度与可靠性而实行的免烧陶瓷围坝工艺，即首先制备DPC基板，同时制备带孔橡胶模具；将橡胶模具与DPC对准合模后，向模具腔内填充牺牲模材料；待牺牲模材料固化后，取下橡胶模具，牺牲模粘接于DPC上，并精确复制橡胶模具孔结构特征，作为铝硅酸盐浆料成型模具；随后将铝硅酸盐浆料涂覆于DPC上并刮平，加热固化，最后将牺牲模材料腐蚀，得到含铝硅酸盐免烧陶瓷围坝的三维陶瓷基板。铝硅酸盐浆料加热后脱水缩合，主要产物为无机聚合物，其耐热性好，热膨胀系数与陶瓷基片匹配，具有良好的热稳定性；固化体与陶瓷、金属粘接强度高，制备的三维基板可靠性高。围坝厚度 (腔体高度) 取决于模具厚度，理论上不受限制，可满足不同结构和尺寸的电子器件封装要求。

至此我们已经将陶瓷基板的主要制备工艺进行了介绍，现阶段实际生产中常见的表面金属化工艺包括HTCC/LTCC、TFC、DBC、DPC、AMB等。我们将几种常见工艺技术的特点总结如下：

从产业链角度来看，陶瓷基板上游主要为陶瓷粉体的制备和陶瓷基片的烧制成型，中游为陶瓷基板的制备，下游为电子封装领域的应用，涵盖汽车电子、半导体、LED照明封装等，应用于汽车、家用、航天航空等各个领域。

从市场规模及竞争格局来看，根据2021年全球封装材料市场规模（243亿美元）及陶瓷基板占比（11.1%），我们推算2021年陶瓷基板市场规模约为26.97亿美元。主要厂商中，根据market insights reports数据，京瓷+村田+西铁城合计占比50%，国内厂商主要包括国瓷材料等。

3、引线框架

引线框架是传统封装载体，并借助于键合丝使芯片内部电路引出端（键合点）通过内引线实现与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件。主要作用包括稳固芯片、传导信号、传输热量等，核心性能指标有强度、弯曲、导电性、导热性、耐热性、热匹配、耐腐蚀等。

引线框架同样可以根据多种方式分类。根据所应用半导体产品的不同可以分为集成电路引线框架和分立器件引线框架两大类。集成电路应用范围广，有DIP、SOP、QFP、BGA、CSP等多种封装方式；分立器件主要是各种晶体管，封装上大都采用TO、SOT等封装方式。根据生产工艺不同可分为冲压型和蚀刻型。按照国际生产经验，100脚位以上主要采用蚀刻型，100脚位以下主要采用冲压型。冲压引线框架通过使用模具靠机械力作用对金属材料进行冲切，形成复杂电路图案，生产成本较低，但加工精度有限，无法满足高密度封装要求。因此，对于微细线宽与间距所用的引线框架通常只能通过蚀刻方法加工而成，主要采用光刻及溶解金属的化学试剂从金属条带上蚀刻出图案。

蚀刻引线框架是通用集成电路封装材料，此外还有一种柔性引线框架。两者均属于引线框架，不同的是蚀刻引线框架是通用集成电路封装材料（是集成电路QFN/DFN封装形式中的关键材料，下游应用领域较广），柔性引线框架是智能卡芯片的专用封装材料（有国际规范标准），主要起到保护安全芯片及作为芯片和外界刷卡设备之间的通讯接口的作用，二者的相同之处是生产工艺类似。

芯片在引线框架内与环氧树脂接触置于引线框架上，通过键合丝与引线框架引脚连接，外部加盖模塑料进行保护。根据华经产业研究院数据，引线框架上游原材料成本占比中，铜带占46%、化学材料占27%、白银占2%，铜带是引线框架最重要的上游原材料。

从市场规模和竞争格局来看，根据SEMI数据，全球引线框架市场规模常年保持稳定，2020年为31.95亿美元，同比增长3.5%。市场格局方面目前由日本和中国台湾厂商占据主导地位，日本三井高、中国台湾长华科技收购日本住友金属引线框架部门） 和日本新光电气市场占比分别为12%、11%和 9%； 韩国HDS（2014年由三星Techwin剥离）、中国台湾顺德工业、新加坡ASM、中国台湾界霖科技分列第4-7位，占比分别为 8%/7%/7%/4%；中国大陆康强电子位列第8，占比4%，也是唯一进入全球前 10的中国大陆厂商。全球CR8约为62%。

4、键合丝

键合丝是芯片内电路输入输出连接点与引线框架的内接触点之间实现电气连接的微细金属丝，直径为十几微米到几十微米。键合丝是半导体器件和集成电路组装四大必须基础材料之一，作为芯片与引线框架之间内引线，实现稳定、可靠的电连接，广泛应用于集成电路、分立器件、光电器件和功率器件的封装。

从产业链来看上游原料主要为金、银、铜、铝等金属，中游为键合丝生产，下游应用为集成电路和分立器件等。 根据材质不同，分为非合金丝和合金丝，非合金丝包括金丝、 银丝、 铜丝、 铝丝；合金丝包括镀金银线、镀铜键合丝。 黄金化学性能优异，由其制成的键合金丝延展性好、导电性能佳、可靠性高，是使用最早、用量最大的一类，但因成本较高，键合铜丝市占率逐渐提升。

键合丝纯度要求高，其生产工艺大致分为：（1）精炼，主要进行化学湿式精练和电解提纯；（2）熔解及铸造，通过在高频率熔炉中熔解精制并拉伸铸造；（3）拉丝，通过一定大小凹槽的dies，按阶段缩小直径；（4）热处理，通过加热调整键合丝的载荷；（5）卷线，需要根据客户要求卷线热处理后的键合丝。随着芯片集成度越来越高，键合丝直径将有望向超细化方向发展。

从市场规模和竞争格局来看，我们测算2021年全球键合丝市场规模约为36.45亿美元。从细分产品市场结构来看，根据CEPEM数据， 2019键合金丝、镀钯铜丝、纯铜丝、银丝及铝丝分别占比 32%、29%、25%、12%和2%。根据CEPEM 数据，国内市场格局中，德国贺利氏、韩国铭凯益日本日铁和田中占比分别为21%、20%、13%和10%。中国厂商一诺电子是本土产能最大的厂商，占比11%，其他国内厂商包括万生合金、达博有色、铭沣科技和康强电子等。

5、芯片粘结材料

芯片粘结材料是采用粘结技术实现芯片与底座或封装基板连接的材料，在物理化学性能上要满足机械强度高、化学性能稳定、导电导热、低固化温度和可操作性强的要求。主要包括芯片粘接胶水（die attach paste，DAP）、非导电芯片粘接薄膜（non-conductive die attach film，DAF）以及导电芯片粘接薄膜（conductive die attach film，CDAF) 等，就技术门槛来说，由高到低的顺序依次为CDAF、DAF和DAP。此外，焊球与助剂也可以列入芯片粘结材料。

从市场规模与竞争格局来看，我们测算2021年全球芯片粘结材料市场规模9.72亿美元。竞争格局方面，根据CEPEM数据，2019年中国半导体芯片粘接材料主要供应商同样以德国日本厂商为主。DAP方面，德国汉高占比65.3%，日本厂商日立化成、住友化学、京瓷、信越化学合计占比22.6%，中国厂商永固科技和德邦科技合计占比9.3%；DAF方面，非存储器领域汉高、日立化成、日东电工分别占比61%、29.9%、8.2%；存储器领域日东电工、日立化成、汉高分别占比 91.4%、8%、0.6%，3大厂商合计占比100%；CDAF 方面被汉高垄断，占比100%。德国汉高是唯一可以量产所有主流芯片粘接材料的公司。

6、包封材料

包封材料，顾名思义，就是起包封、保护作用的外壳材料，主要功能为保护半导体芯片不受外界环境（水汽、温度、污染等）的影响，并实现导热、绝缘、耐湿、耐压、支撑等复合功能。目前半导体主要的包封材料为塑料（包括热固性树脂和热塑性树脂），其具有良好的绝缘性能和机械强度，是目前应用最广泛的半导体封装材料之一。此外，有的文章也将底部填充材料（Underfill）作为包封材料的一种。底部填充料最先是针对FC封装，bump连接后，通过底部填充料可以缓解芯片、Bump和基板之间的热膨胀系数不匹配产生的内应力，分散芯片正面承载的应力，同时保护焊球、提高芯片的抗跌落性、热循环可靠性。

我们上面已经介绍半导体的封装根据使用的封装基板可以分为塑料封装（即使用有机封装基板）、金属封装和陶瓷封装。在塑料封装中，基本都采用塑料包封材料，而在高可靠性的金属、陶瓷封装中，通常采用封盖技术将芯片与互连部位保护在特性气氛空腔内，不过在部分金属、陶瓷封装中也会用到塑料进行包封。

塑料包封材料可以分为环氧塑封料及、其他一些塑料种类（如PEEK、PPS等），其中环氧塑封料是最重要的一种塑封料。环氧塑封料是由环氧树脂（Epoxy Molding Compound，EMC）为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料，为后道封装的主要原材料之一。根据中国科学院上海微系统与信息技术研究所SIMIT战略研究室公布的《我国集成电路材料专题系列报告》，90%以上的集成电路均采用环氧塑封料作为包封材料。

环氧塑封料的主要组成成分可分为聚合物、填料、添加剂三类。聚合物主要包括环氧树脂、偶联剂、硬化剂等；填料主要由硅微粉和氧化铝充当；添加剂则主要包括脱模剂、染色剂、阻燃剂、应力添加剂、粘结剂等。各种成分中占比最大的两种为填料以及环氧树脂。

在塑封过程中，封装厂商主要采用传递成型法将环氧塑封料挤压入模腔并将其中的半导体芯片包埋，在模腔内交联固化成型后成为具有特定结构外型的半导体器件。

从产业链来看，环氧塑封料的生产首先将原材料按照一定比例混合后，经加热混炼、冷却、粉碎、后混合、打饼等形成成品，而后进行包装、低温保管。其品质主要由理化性能、工艺性能以及应用性决定。产品配方直接决定了理化性能，进而影响到工艺性能与应用性能。下游客户则主要对环氧塑封料产品的工艺性能与应用性能进行考核验证。因此，环氧塑封料厂商的研发重点主要系产品配方的完善、优化与开发，并对相关核心知识产权进行专利保护。

从市场规模和竞争格局来看，根据SEMI数据，2015年至2021年，全球包封材料由25.90亿美元增长至27.20亿美元，预计2022年市场规模将增长至29.70亿美元，同比增速9.19%。竞争格局方面，传统封装领域由国内厂商主导，海外品牌基本退出。而在性能要求较高的传统封装领域，海外厂商占据主导地位，主要为日本的住友电木和Resonac。内资厂商主要包括华海诚科、衡所华威、长春塑封料、北京科化、长兴电子。

7、其他封装材料

除了上述介绍的封装材料外，我们将其他的封装材料统一放入其他类目录下。具体地，我们主要介绍金属封装基板和晶圆UV膜两类。

我们上面已经讲到，金属基板是无机封装基板的一种。具体地，金属基板是指由金属薄板、绝缘介质层和铜箔复合制成的金属基覆铜板，具有优异的散热性能、机械加工性能、电磁屏蔽性能、尺寸稳定性能、磁力性能及多功能性，广泛应用于电子元器件、集成电路支承材料和热沉(heat sinks)等方面，在功率电子、微电子、微波通信、自动控制、电源转换、航空航天等领域发挥着重要作用。

金属基板按基材分类主要有因瓦合金（Invar，铁-钻-镍合金）、可伐合金（Kovar，铁-镍合金）、W、Mo、A、Cu等。其中，Invar和Kovar的加工性能良好，具有较低的热膨胀系数，但导热性能很差；Mo和W的热膨胀系数较低，导热性能远高于Invar和Kovar，而且强度和硬度很高，所以，Mo和W在电力半导体行业得到了普遍的应用。但是，Mo和W价格昂贵，加工困难，可焊性差，密度大，而且导热性能比纯Cu要低得多，这就限制了其进一步应用。Cu和Al的导热导电性能很好，可是热膨胀系数过大，容易产生热应力问题。

晶圆UV膜，包括晶圆UV减薄膜、晶圆UV划片膜，皆属于晶圆级封装材料。晶圆UV膜是用于半导体制造前道工序中切割、划片的关键材料之一，产品性能直接影响晶圆加工的良率。该材料主要用于辅助保护TSV/3D晶圆减薄工艺中的晶圆，包括粘接、保护和捡取等。这种材料需要具备机械性能平衡性、稳定性和可靠性，以适应晶圆生产工艺的高精度和大批量生产的需求，同时还需要能够在高湿度和震动等特殊工作环境中工作。

从市场规模及竞争格局来看，据国机精工数据测算，2020年全球晶圆UV膜市场空间约3.85亿美元，预计到2025年行业规模约为5.92亿美元。竞争格局方面，日本三井、狮力昂等占据主导地位，国内主要厂商包括德邦科技等。

至此，我们已经将芯片产业链纵向与横向环节都进行了梳理介绍，经过我们两个系列共计二十五篇文章之后，半导体的全景也愈加清晰。我们对半导体的探索之旅也将随之告一段落，这一段旅途是漫长而快乐的，一如柳宗元的《始得西山宴游记》，所得甚丰。未来我们将继续出发，开始其他领域的探索。