覆晶封裝(Flip Chip)
覆晶(flip chip)技術起源於1960年代，當時IBM開發出所謂之C4 (Controlled Collapse Chip
Connection)技術，在晶片的I/O pad上沈積錫鉛球，而後將晶片翻轉、加熱，利用熔融的錫鉛球與陶瓷基板相結合，並以此技術取代傳統打線接合(wire
bonding)而應用於大型電腦組裝上。由於專利之限制與市場需求尚未成熟，其相關週邊配合措施並未與此技術共同地發展，因此覆晶未能成為主流技術之一，而僅出現於若干垂直整合大廠(如IBM、Casio、Delco)的產品中。近年來，由於專利保護期限已逐漸到期，再加上半導體技術與產品的蓬勃發展，以及對尺寸、速度及成本的需求之下，人們逐漸地對覆晶技術開始恢復記憶，並進行一連串與覆晶技術相關之材料、製程、設備等研發與應用。
廣義的覆晶技術泛指將晶片翻轉後，以面朝下的方式透過金屬導體與基板(substrate)進行接合。這其中以金屬凸塊技術最為成熟，亦被廣泛應用於量產之產品上。
FCOB組裝和FCIP構裝
覆晶接合之產品可分FCOB及FCIP兩種。覆晶式組裝FCOB (flip chip on
board)：通常用於低I/O數IC，為直接晶片接合(direct chip attachment；DCA)技術之一。覆晶式構裝FCIP (flip chip
in package)：主要用於高I/O數IC，如FC-BGA、FC-PGA、FC-TAB等封裝外觀皆不同，但內引腳皆以覆晶接合構裝。
覆晶封裝方式程序
覆晶封裝先要在晶片上的接合點(Pad)上植金屬球，以做為銲點。此金屬球又稱凸塊(Bumping)，植球後要鍍上一層保護膜。之後再經由填膠等步驟完成後半段的封裝。前段覆晶植球程序：鍍上玻璃保護層®
於PAD上鍍上多層金屬薄膜(BUM) ® BUMP® 回流熱處理使錫成球狀。後段覆晶構裝程序：晶片切割® 活助焊劑®
對準® 放置® 焊接® 填膠® 烘烤固化。
技術發展的主要關鍵為高密度基板、覆晶植球、填膠製程、銅導線晶片、成本因素等因素。
凸塊形成
錫鉛凸塊其結構可分為兩個部份，UBM(under bump metallurgy )及錫鉛球本體。UBM層又可分成三部份，如下表所示：
表一、UBM三層說明
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名稱 |
材料 |
作用 |
|
黏附層 |
Ti、Cr、TiW |
提供Pad有較強之黏著性 |
|
沾錫層 |
Ni、Cu、Mo、Pt |
與銲錫之潤濕(wetting)程度較高 |
|
保護層 |
Au |
保護使Ni、Cu等免於被氧化 |
資料來源：TSIA
錫鉛球方面，有兩種組成，分別為(a)高溫錫鉛合金，通常用於可耐高溫之陶瓷基板，及(b)低溫錫鉛球，適用於有機基板。
植球的方式則有蒸鍍、電鍍(electroplating)、印刷(printing)等方法。由於成本之考量，現在亦有所謂低成本植球技術(low cost
bumping technology)之研發，其概念在於應用無電鍍鎳/金(electroless Ni/Au)形成UBM，再配合印刷的方式植球。
表二、三種凸塊方法比較
| |
優缺點 |
成本 |
|
蒸鍍 |
對位精確度有瓶頸，產能也較慢 |
高 |
|
電鍍 |
易造成造成凸塊高度及組成的均勻性不佳 |
為蒸鍍之一半 |
|
印刷 |
製程控制不易 |
低 |
資料來源：TSIA
UBM層的組成和植球的方法有關係，各家廠商都有自己的方法，表四列出各家廠商和所用的方法給各位投資人參考。
表三、市面上各家覆晶植球廠所使用之UBM與金屬沉積方法
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UBM組成 |
植球形成方法 |
主要廠商 |
|
Cr/Cr-Cu/Cu/Au |
蒸鍍 |
IBM |
|
Ti/W/Cu |
濺鍍 |
MCNC/Unitive Electronics |
|
Al/Ni/Cu |
濺鍍 |
Delco/Flip Chip Technology |
|
NiP/Au |
電鍍/Immersion |
Pac-Tech |
|
Ti/Cu/Au |
濺鍍/電鍍 |
頎邦、慎立 |
資料來源：TSIA
圖一、凸塊構造圖
覆晶封裝成本分析
成本是覆晶封裝技術能否普及的重要因素之一，TSIA對傳統打線接合和覆晶封裝作過一個比較，概要如下:
假設條件：
- 晶片：10mm2、484隻腳、8寸晶圓。
- 每片晶圓可產出230個晶片。
- 覆晶植球成本：有$85/晶圓、$100/晶圓、$150/晶圓三種。
表四、每個晶片(die)封裝成本 單位：美元
|
傳統打線接合(Wire Bonding) |
覆晶(Flip Chip) |
|
黏晶&烘乾 |
0.03 |
對準放置 |
0.05 |
|
打線 |
0.23 |
植球成本 |
0.37~0.64 |
|
線料 |
0.43 |
回焊 |
0.05 |
|
封膠 |
0.1 |
烘烤固化 |
0.01 |
|
清洗 |
|
填膠 |
0.10 |
|
總成本 |
0.79 |
|
0.58~0.85 |
資料來源：TSIA
打線接每片晶片需0.23元，而植球成本依晶圓不同有別，約在0.37~0.64美元之間。而每個晶片總成本WB需0.79元，覆晶需0.58~0.85元。覆晶封裝不見得比較貴。
表五、覆晶植球成本與腳數之關係 單位：美元
|
腳數 |
$85/wafer |
$100/wafer |
$150/wafer |
每個接腳凸塊成本/$100wafer |
|
265 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0016 |
|
365 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0011 |
|
484 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0009 |
|
578 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0007 |
|
660 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0006 |
|
720 |
0.37 |
0.43 |
0.64 |
0.0005 |
資料來源：TSIA
WB每隻腳成本是固定的，約0.0005元。而FC因為是採取整片晶圓的處理方式，和晶片上的腳數無關，所以，隨著腳數的增加，單位腳數的平均成本下降。
除了上述產品所需用到材料等成本外，機台設備等的固定成本方面，假設月產100萬個300~400腳數BGA，打線機產能50die/hour，點膠及固化爐400unit/hour等條件下：
表六、WB封裝單位生產線購置成本
|
製程 |
設備單價 |
需求數量 |
購置成本 |
廠房面積 |
|
黏晶& |
200K |
1 |
200K |
12 |
|
烘乾 |
10K |
1 |
10K |
50 |
|
打線 |
100K |
30 |
3000K |
400K |
|
封膠 |
700K |
1 |
700K |
40 |
|
Total |
|
|
3910K |
502 |
資料來源：TSIA
表七、覆晶封裝單位生產線購置成本
|
製程 |
設備單價 |
需求數量 |
購置成本 |
廠房面積(ft2) |
|
對準置放 |
400K |
2 |
800K |
96 |
|
回焊 |
60K |
1 |
60K |
50 |
|
清洗 |
160K |
1 |
160K |
20 |
|
填膠 |
125K |
4 |
500K |
80 |
|
烘烤固化 |
50K |
1 |
50K |
32 |
|
TOTAL |
|
|
1570K |
278 |
資料來源：TSIA
WB封裝程序主要看打線機台的數目，而FC程序分成兩方面，前段的植球，及後段的填膠等製程。若WB去掉打線那一部份來看，購置成本910K，廠房面積需102平方英呎，而覆晶則需購置成本1570K，廠房面積278平方英呎。這方面比較，WB相對優勢，至於打線和植球的設備相比，也是
WB需要成本較低。一個覆晶封裝廠需花費較高的成本購置機台。
且WB每個接腳成本階固定，而覆晶是以晶圓為單位來處理，所以隨著SOC趨勢的形成，每顆IC腳數愈來愈多，覆晶封裝每個接腳成本降低，這是覆晶的一個優勢所在。
頎邦科技
頎邦科技為國內專注於凸塊的廠商，成立於1997年初，即以TCP所需之金凸塊為切入點，在TCP封裝中，最關鑑的技術在於凸塊的形成，此方面為頎邦自有之技術。採用濺鍍/電鍍法來長凸塊。
目前業務有四大項：
- Au Bump
- Solder Bump
- TCP封裝
- Flip Chip封裝
客戶群
Phlips、TI、NEC、Samsung、華邦、凌陽及所羅門等
表八、頎邦科技近四年損益簡表
|
年/月 |
1997/12 |
1998/06 |
1998/12 |
1999/12 |
|
營業收入淨額 |
0 |
0 |
5,084 |
22,686 |
|
營業成本 |
0 |
0 |
9,147 |
51,768 |
|
營業毛利 |
0 |
0 |
(4,062) |
(29,083) |
|
營業費用 |
32,209 |
40,642 |
79,204 |
107,876 |
|
營業利益 |
(32,209) |
(40,642) |
(83,266) |
(136,960) |
|
營業外收入合計 |
11,069 |
4,214 |
10,221 |
13,564 |
|
營業外支出合計 |
0 |
0 |
0 |
9,246 |
|
稅前淨利 |
(21,140) |
(36,426) |
(73,046) |
(132,641) |
|
本期稅後淨利 |
(21,140) |
(36,429) |
(73,048) |
(132,641) |
|
普通股股本 |
300,000 |
300,000 |
300,000 |
600,000 |
|
每股盈餘(元) |
(0.70) |
(1.21) |
(2.43) |
(2.53) |
資料來源：TEJ
97年成立以來，直98年小量出貨，99年下半年開始因為我國加入TFT-LCD面板的戰場上，再加上日韓相繼增產的效應下，使得LCD驅動IC供需失衡，日本驅動IC廠商紛紛來台尋求產能，希望封裝測試等工作在台也能完成，凸塊廠商崛起的好機會。
頎邦科技業務主要集中在TCP這方面，約佔九成。目前頎邦產量不大，設備機台折舊的攤提壓力大，目前金凸塊部分毛利約15%，
而TCP封裝方面毛損為40%，最大產能為1000萬顆/月，目前產量為300萬顆/月，產能利用率只有三成，公司預計今年第四季可達損益平衡點。除了目前的TCP封裝之外，預計年底導入COG封裝，明年初導入COF封裝。
頎邦表示今年TCP接單不成問題，且良率有90%以上的水準，但是在和客戶配合之間有一些問題存在，使得今年仍處於虧損狀態。
對於LCD驅動IC之TCP封裝總有供需平衡的時候，頎邦對此已經有作一個準備，Solder
Bump是下一個切入的領域，頎邦聲稱這是一個很大的市場，但是還不成熟。
表九、頎邦科技近三年財務比率
|
|
|
1999 |
1998 |
1997 |
|
財務結構 |
負債佔資產比率 |
33.92 |
5.28 |
4.06 |
|
|
長期資金佔固定資產比率 |
143.71 |
154.05 |
594.21 |
|
償債能力 |
流動比率 |
162.1 |
433.85 |
1,738.00 |
|
|
速動比率 |
149.2 |
341.31 |
1,685.95 |
|
|
利息保障倍數 |
-44.94 |
-- |
|
|
經營能力 |
應收帳款週轉率(次) |
3.7 |
15.76 |
|
|
|
應收款項收現日數 |
98.65 |
23 |
|
|
|
存貨週轉率(次) |
4.5 |
1.42 |
|
|
|
平均售貨日數 |
81 |
257 |
|
|
|
固定資產週轉率(次) |
6.94 |
0.06 |
|
|
|
總資產週轉率 |
3.94 |
0.02 |
|
|
獲利能力 |
資產報酬率(%) |
-29.73 |
-28.76 |
-14.55 |
|
|
股東權益報酬率(%) |
-41.52 |
-30.14 |
-15.16 |
|
|
營業利益佔實收資本比率% |
-20.75 |
-27.76 |
-10.74 |
|
|
稅前純益佔實收資本比率% |
-22.11 |
-24.35 |
-7.05 |
|
|
純益率(%) |
-584.69 |
-1.44 |
|
|
|
每股盈餘(元) |
-2.53 |
-2.43 |
-0.7 |
|
槓桿度 |
營運槓桿度 |
0.31 |
0.26 |
0.23 |
|
|
財務槓桿度 |
0.98 |
1 |
1 |
資料來源：TEJ
結論
覆晶的技術目前還未成熟，在未來IC短小輕薄的趨勢中，空間還是非常廣大，但是縮短新品上市時程，是一個發展的重點。
在頎邦於97年成立，即以TCP封裝之凸塊為切入點，看到未來LCD面板的市場，2000年這一波LCD驅動IC的供不應求，TCP封裝的機會真的來了，然而頎邦表現差強人意，研究員推估有兩個問題，凸塊廠商皆還屬於摸索階段，雖然良率有一定水準，和客戶間彼此配合方面有待時間來琢磨。另一個問題是晶圓生產沒有開出，封裝廠即使預備好也沒有晶圓可以封裝。
目前LCD驅動IC市場目前還是供不應求比重約在二成左右，在國內廠商加速開發和國外廠商加速擴產的情況下，最快在年底，明年初趨於平衡。由此看來，這些晶圓產量逐漸開出來之後，凸塊封裝廠的業績才能持續加溫。‹
