(来源:飞凯材料)
在当今的 AI 加速芯片、高带宽存储(HBM)堆叠和 5G 射频模组中,都离不开一种核心的半导体技术—— 2.5D/3D 封装和异构集成。这些技术就像在微观世界搭建精密的摩天大楼,而在这个建造过程中,如何让 " 楼层 " 之间稳定连接,成为影响整座 " 芯片大楼 " 性能与可靠性的关键挑战。
今天我们要介绍的,就是这场微观 " 建筑工程 " 中的幕后英雄——助焊剂。在先进封装中,数以千计的微小焊点,需要依靠助焊剂改善焊接界面状态,实现可靠互连,任何一个连接环节出现问题,都可能影响整个芯片系统的性能与稳定性。
——飞凯材料科普小课堂
什么是助焊剂?
助焊剂听起来像是一种辅助焊接的材料,它具体有什么作用呢?
小李
助焊剂(Flux)是一种用于焊接过程中的功能性材料。在半导体封装领域,助焊剂主要应用于芯片凸点(Bump)、微焊球(Solder Ball)、铜柱(Cu Pillar)等互连结构,通过改善焊接界面状态,提升芯片连接的可靠性。
在焊接过程中,金属表面容易形成氧化层,影响焊料与金属之间的结合。助焊剂的核心作用,是去除或削弱金属表面的氧化层,改善焊料与金属之间的润湿效果,使焊接界面形成稳定可靠的金属连接。
助焊剂市场发展现状与国产化进程
随着人工智能、高性能计算等应用快速发展,先进封装正成为半导体产业的重要增长方向。根据 Yole 数据,2025 年全球先进封装市场规模约 531 亿美元,预计到 2030 年有望达 794 亿美元,2024-2030 年复合年增长率(CAGR)达 9.5%。
先进封装市场的快速发展,也推动了对高性能封装材料的需求提升,其中助焊剂作为影响芯片互连质量的重要材料,迎来新的发展机遇。从市场竞争格局来看,国内助焊剂产业呈现出明显的结构化特征。在传统电子组装及部分中低端应用领域,助焊剂技术相对成熟,国内企业已具备较强的供应能力,国产化程度较高。
然而,面向先进封装领域的高端助焊剂产品,技术要求显著提升。针对 HBM、2.5D/3D 封装等应用场景,助焊剂需要在润湿性能、活性控制、低残留、低离子污染、材料兼容性及长期可靠性等方面实现精准平衡。同时,由于半导体封装对良率和可靠性的高要求,高端助焊剂还需要经过较长周期的工艺验证和客户认证。因此,结合产业链供应情况及市场竞争格局综合来看,目前高端半导体封装用助焊剂国产化率仍处于较低水平,预计约在 10%~30% 区间,高端应用仍主要由海外企业占据。
先进封装时代,助焊剂为何越来越重要?
助焊剂的主要作用是改善焊接过程,帮助形成稳定可靠的金属连接。随着芯片性能需求不断提升,先进封装逐渐成为突破单芯片性能限制的重要技术路径。通过将多个芯片、存储单元等进行高密度集成,先进封装能够实现更高性能和更强功能,但同时也对芯片之间的互连提出了更高要求。
Dr. 飞
随着芯片集成密度不断提升,封装内部互连数量持续增加,而互连空间不断压缩,这就要求焊点尺寸不断缩小、间距不断降低,因此工艺允许的偏差空间也随之收窄。
助焊剂作为焊料互连工艺中的关键材料,先进封装对其性能要求愈发提高,其能否在润湿能力、活性控制与残留水平之间实现精准平衡,成为影响先进封装质量与可靠性的关键因素。
助焊剂在先进封装关键场景中的具体应用
随着先进封装技术不断发展,助焊剂广泛应用于微凸点、铜柱等互连结构制造环节,在 HBM 堆叠、2.5D/3D 封装以及异构集成等领域发挥重要作用。
在不同技术方向中,由于互连结构、材料体系和工艺要求存在差异,助焊剂需要针对不同应用场景发挥相应作用。
助焊剂的作用与产品分类
具体来说,助焊剂主要发挥以下几个作用:
根据残留物处理方式、应用场景及工艺需求的不同,助焊剂逐渐形成了多种技术体系。
其中,免清洗型助焊剂凭借低残留、高可靠等优势,成为先进封装领域的重要发展方向。
飞凯材料助焊剂(FLux)产品布局
飞凯材料自 2007 年开始布局集成电路领域,一直专注于本土化率较低的、核心关键材料的研发、生产和销售。经过十余年的不懈努力,积累了深厚的半导体材料研发与生产制造经验,现有产品线已覆盖了 IC 制造和 IC 封装等诸多制程。
面向先进封装领域对高可靠互连材料的需求,飞凯材料持续开展助焊剂产品研发。公司助焊剂产品具备良好的润湿性能,可适配不同晶圆及基板应用需求,并在高温回焊过程中保持较好的稳定性,回焊后残留少、水洗清洁性良好。同时,依托自有生产基地,飞凯材料建立了高效稳定的生产体系,可实现助焊剂产品的长期稳定供应,为客户提供可靠的封装材料解决方案。