銅柱替代焊球，封裝進(jìn)入「銅」 時(shí)代

LG Innotek 25 日宣布，成功開發(fā)并量產(chǎn)應(yīng)用于移動(dòng)用途高價(jià)值半導(dǎo)體基板的「銅柱（Cu-Post）」技術(shù)，為全球首創(chuàng)。

LG Innotek 開發(fā)用于移動(dòng)半導(dǎo)體基板的創(chuàng)新技術(shù)「銅柱」。

隨著半導(dǎo)體器件不斷向高性能、小型化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的焊球互連方式在高密度封裝中逐漸暴露出諸如布線密度低、熱管理差、信號完整性不佳等問題。在此背景下，銅柱凸塊（Cu-Pillar Bump）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并迅速成為先進(jìn)封裝領(lǐng)域的重要趨勢之一。相比傳統(tǒng)錫鉛焊球，銅柱具有更低的電阻、更高的導(dǎo)熱性以及更優(yōu)的機(jī)械強(qiáng)度，能夠有效提升芯片間的電氣連接性能和散熱能力，尤其適用于高性能計(jì)算、移動(dòng)通信、汽車電子等對可靠性和集成度要求極高的場景。

全球范圍內(nèi)，多家領(lǐng)先的封裝與材料企業(yè)正積極布局銅柱技術(shù)。

全球范圍內(nèi)，多家領(lǐng)先的封裝與材料企業(yè)正積極布局銅柱技術(shù)。臺積電在其 CoWoS 封裝中已部分采用銅柱結(jié)構(gòu)以提升互連密度，日月光（ASE）、Amkor 等 OSAT 廠商也在推動(dòng)其在 FC-BGA 等高端封裝中的應(yīng)用。韓國企業(yè)如 LG Innotek 和三星電機(jī)（SEMCO）則憑借本土產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，加快技術(shù)落地并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)突破。與此同時(shí)，中國大陸的長電科技、通富微電等企業(yè)也在加大研發(fā)投入，力求在該領(lǐng)域占據(jù)一席之地?？梢灶A(yù)見，隨著 AI 芯片、5G 射頻模組、智能駕駛處理器等新興市場的爆發(fā)，銅柱技術(shù)將成為未來封裝市場競爭的核心技術(shù)之一。

與 FC-BGA、Chiplet 發(fā)展的協(xié)同效應(yīng)

銅柱技術(shù)不僅在移動(dòng)端展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，在高性能計(jì)算領(lǐng)域同樣具備廣泛的協(xié)同發(fā)展空間。尤其是在 FC-BGA（Flip-Chip Ball Grid Array）封裝中，銅柱凸塊因其細(xì)小的 pitch 設(shè)計(jì)、優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性能和穩(wěn)定的電氣連接能力，成為提升封裝密度和信號完整性的關(guān)鍵因素。隨著 AI 芯片、GPU、CPU 向 Chiplet 架構(gòu)演進(jìn)，芯片之間的互連密度需求大幅上升，傳統(tǒng)的焊球互連方式已難以滿足日益增長的帶寬和功耗控制需求。銅柱技術(shù)恰好填補(bǔ)了這一空白，提供了一種更為穩(wěn)定、高效且可擴(kuò)展的互連方案。

此外，Chiplet（芯粒）模式強(qiáng)調(diào)異構(gòu)集成和模塊化設(shè)計(jì)，要求不同功能芯片之間實(shí)現(xiàn)高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。銅柱凸塊由于其較小的尺寸和較高的布線密度，非常適合用于 Chiplet 之間的短距離高速互連，有助于實(shí)現(xiàn)更高層次的系統(tǒng)級集成。例如，臺積電在其先進(jìn)封裝平臺中已經(jīng)開始嘗試將銅柱技術(shù)與 CoWoS、InFO 等封裝形式結(jié)合，進(jìn)一步拓展其在 AI 加速器、網(wǎng)絡(luò)處理器等領(lǐng)域的應(yīng)用邊界。因此，銅柱技術(shù)不僅是當(dāng)前封裝工藝升級的重要推手，也為未來 Chiplet 架構(gòu)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

銅柱技術(shù)對供應(yīng)鏈與制造工藝的影響

銅柱技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對整個(gè)半導(dǎo)體封裝供應(yīng)鏈提出了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。從材料角度來看，銅柱的形成依賴于高精度電鍍工藝，這對電鍍液配方、模具設(shè)計(jì)、電流控制等方面提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為了匹配銅柱的高密度排布，基板材料也需要具備更低的熱膨脹系數(shù)（CTE）和更優(yōu)的介電性能，以確保長期使用的可靠性。

在制造端，銅柱技術(shù)對設(shè)備和工藝流程也帶來了顯著影響。首先，電鍍設(shè)備需要具備更高的均勻性和控制精度，以保證銅柱的高度一致性；其次，由于銅柱尺寸更小、間距更密，AOI 檢測設(shè)備和失效分析手段也需要同步升級，以提高測試效率和良率控制水平。此外，銅柱焊接過程中還涉及到復(fù)雜的熱力學(xué)行為，如何優(yōu)化回流焊溫度曲線以避免熱應(yīng)力損傷也成為工藝開發(fā)的重點(diǎn)之一。

對于整個(gè)供應(yīng)鏈而言，銅柱技術(shù)的普及也將帶動(dòng)上游材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商以及下游封裝代工廠的技術(shù)升級。例如，JSR、信越化學(xué)等公司在介電材料方面加大投入，以適應(yīng)銅柱封裝對基材的新要求；而像 ASM Pacific、K&S 等設(shè)備廠商也在積極研發(fā)配套的打線、植球和檢測設(shè)備，以支持銅柱工藝的規(guī)?；a(chǎn)。這種全鏈條的技術(shù)協(xié)同，不僅提升了整體產(chǎn)業(yè)的附加值，也為未來更先進(jìn)的封裝技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

銅柱技術(shù)正處于從高端市場向主流應(yīng)用快速滲透的關(guān)鍵階段。它不僅推動(dòng)了封裝行業(yè)的技術(shù)變革，也正在重塑整個(gè)半導(dǎo)體制造生態(tài)體系。隨著 FC-BGA、Chiplet 等新一代封裝形態(tài)的興起，銅柱技術(shù)有望在未來幾年內(nèi)迎來更廣闊的發(fā)展空間，并在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中扮演越來越重要的角色。