產業:全球半導體先進封裝需求倍增,Clean Pad與Balance Film加速邁向標配化
台灣已經確認成為全球半導體產業中先進封裝測試的主要基地,每年需求與產能的擴充,都呈現倍數成長,而當中,為了保證良率,Clean Pad已經從過去的「輔助耗材」,變成「剛性護航工具」。此外,先進封裝在挑戰「更大、更薄、更密」的極限時,Balance Film成了精準控制應力與良率的工具。整體來看,Clean Pad和Balance Film都已經逐步從選配邁向標配。
首先在Clean Pad部分,是指線上(On-line)自動清潔測試探針(Pogo Pin)或探針卡(Probe Card)的工具,先進製程與先進封裝趨勢下,晶片變得越來越小、腳位越來越密,而測試的容錯率已經趨近於零,致使Clean Pad必要性大增。
尤其測試業界提到,高階的AI晶片或HPC晶片,多半採用2.5D/3D堆疊或Chiplet(小晶片)技術,在進行終端測試(Final Test)時,一旦探針沾染了錫渣、氧化物或膠材殘留,就會導致接觸電阻(Contact Resistance)飆高,引發接觸不良(Contact Failure)或是直接電性擊穿、燒毀晶片,但AI晶片或HPC晶片很貴,或者因頻繁重測,導致Handler稼動率大幅下滑。
再者,隨著異質整合(Heterogeneous Integration)的發展,測試座(Socket)和探針卡的設計難度直線上升,針腳「狹距化」與「多 Pin 化」,依靠傳統的防靜電刷或人工手動清潔,不僅極度耗時且易折斷或損壞高價的微型探針。另外,先進封裝測試常需要在125°C 甚至 200°C高溫下,或-40°C低溫下進行測試,溫度變化下,錫膏和高分子材料更容易軟化並黏附在針尖上。
也因此,在先進封裝時代,測試設備與晶片成本高昂,Clean Pad已經從過去的「輔助耗材」,變成了保障測試良率、延長百萬探針卡壽命、以及維持產線全自動運行的「剛性護航工具」,供應商有美商Entegris(英特格)與3M,日商Mipox(邁波斯)等國外廠商,以及台灣本土製造商的山太士。
至於先進封裝產業中,近期Balance Film討論度甚高,此為應力平衡膜或稱抗翹曲平衡膜,因晶片製程邁入 2.5D/3D 異質整合,CoWoS、FOWLP、FOPLP、SoIC、SOW等封裝方式需求快速放量,但翹曲卻成為阻礙晶片良率與量產的最大殺手,致使材料工程學用來馴服應力的物理外掛Balance Film,逐步成為封裝業者的戰略級物資。
封測業者分析,先進封裝本質上就是把一堆截然不同的材料強行堆疊和黏合,成就異質封裝,但材料的熱脹冷縮天性卻引發更大的衝突,再者,AI 和HPC晶片封裝上,重佈線層(RDL)的線路層數也從過去的 2P2M(2層鈍化、2層金屬)一路飆升,線路的高層數與大尺寸」把翹曲問題推向極限。
再者,當產品完成封裝要移除承載玻璃(De-bonding)、進行後續的化學清洗、植球(Bumping)、回焊(Reflow)時會面臨劇烈的溫度起伏,得靠Balance Film貼身護航,直到最後切片(Dicing)成單顆晶片,讓晶片平安且完整走完全部製程。在先進封裝不斷挑戰更大、更薄、更密的極限時,精準控制應力意味著掌握良率,封測業者指稱,Balance Film可解讀為半導體製程從「微米物理學」走向「材料應力管理」,或是並存的趨勢。
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