<{股票配资公司}>微电子产品小型化需求下，厚膜光刻成产业重要技术高地
一、导语
微电子产品小型化、轻量化的要求，促使电子封装技术向高集成度、高封装密度的方向发展，如何升级印刷工艺达到更高的精度和分辨率将会成为产业最重要的技术高地。其中厚膜光刻有望成为成熟商用化最快的微纳量产制造技术。
二、厚膜光刻的意义
过去的50年里，厚膜制程约定俗成特指“印刷—烧结”工艺（初始电路成膜在5um以上）。薄膜制程专指以耐酸型光刻胶做为过程保护材料，以“镀膜—光刻胶—蚀刻”（初始电路成膜小于1um）为基础工艺原理的电路制程。
过去20年内，在薄膜光刻的基础上衍生出多种新的工艺细分方向，如“薄膜+电镀”、“超大面积薄膜”、“高深宽比光刻”等。相比之下，厚膜制程的进化就缓慢的多，2010年之前“印刷—烧结”为基础的量产制程，因其增材方法固有的“极低的成本、超高的效率和极高的适应性”等优点，充斥于电子产业的各个环节，但制程本身的能力提升处于停滞状态。因此形成当下的固有印象，薄膜代表“高端、先进、高附加值”；厚膜代表“低端、落后、低附加值”。
无源器件产业，一直是厚膜技术应用相对集中的产业，无源产业中厚膜技术的使用率超过90%。随着电子电气行业微型化发展趋势到来，要求厚膜电路组装密度以及布线的密度不断地提高，导体线条更细微电子产品小型化需求下，厚膜光刻成产业重要技术高地，线间距更窄。但由于丝网印刷的特性，一般无法实现小于50微米的图案天瑞投资，量产的实际水平多数在100um以上。厚膜技术的高精度化，如何用厚膜技术实际50um以下的超细布线，已成为极为关键的工艺技术进化节点。
因此，针对现在产业生态，日本村田2014年前后率先开启本行业内针对“厚膜技术”的升级通道，目的是进一步缩小线宽/线距，村田将1975年由杜邦提出的“印刷—光刻—烧结”工艺基础原理，应用于电感器制造中，完成了这一方向的工业化，开启了“厚膜制程的光刻”化升级。村田首先披露了自研的融合光刻的新的厚膜光刻路线，将多层陶瓷的量产线宽线距率先达到30um以下的超高精度区间，同时获得了更好的电路形貌结构天瑞投资，并以此技术首先量产了最小型号的01005型电感器，也大幅提升了Q值这一电感器核心技术指标。
“厚膜技术”的光刻化为无源器件产业开启了制程能力继续进化的契机，为无源产业的主流工艺提供了整体升级的方向。使“厚膜技术”路径有机会下探至微米/亚微米区间。
三、厚膜光刻的工艺对比
厚膜光刻本质还是起源于印刷制程，因此，有明显的“增材制造”属性。光刻厚膜是目前在微米/亚微米区间，效率、成本、精度兼容性最好的量产方案之一。在同样制程尺寸的条件下，光刻厚膜成本为薄膜光刻的1/3以下，量产周期为1/3-1/5，占地面1/3-1/5，无强酸强碱废水废气处理量极少，完美兼容高周转速度市场、多SKU产品和高定制化需求。
图1 薄膜工艺、厚膜印刷、厚膜光刻的工艺对比
参考资料：星无限资本
上图可知“厚膜光刻”作为印刷电子的新兴技术，兼容了光刻技术的高精度同时也兼容了丝网印刷技术的灵活性和广范适应性，是印刷电子领域中为数极少的成熟商用化高精度技术路径，这一技术的快速商用化，将大幅加速印刷电子领域的各产业方向全面进化和升级。
四、厚膜光刻的核心：感光金属浆料
上文可知，厚膜光刻技术是将光刻技术应用于传统的厚膜工艺，厚膜光刻主要有感光性浆料法和厚膜蚀刻法。出于成本、环保、工艺替代路径等多方面综合考虑，其中感光金属浆料法的规模商业化替代进程的概率更大。
其中感光性电极浆料主要是由银粉、感光性树脂溶剂、粘合剂、分散剂、稳定剂等按一定比例调和而成。工艺步骤是：用印刷法将浆料整板均匀地涂在基板上，干燥；用紫外光进行曝光；用碱性水溶液显影；干燥、烧结。
图2 感光性浆料法厚膜光刻
参考资料：星无限资本
这种工艺的特点是制作出的电极线质量好，线宽可做到小于50um。是目前已知的实现商业化应用的厚膜光刻技术工艺，也是村田用于生产LTCC器件及电感器小型化的关键工艺。
但在厚膜光刻工艺中对感光性浆料存在过度依赖，工艺能否实用化与相应材料的性能不可分割，材料的配套能力影响应用产品的商用化进程。
厚膜材料是由树脂、玻璃粉、贵金属粉末、附着剂、粘合剂、溶剂或稀释剂等各种原材料成分组成的粘性混合物。其中，主体的贵金属粉末或介质粉末是主要的功能成分，玻璃粉起粘结附等辅助作用。厚膜材料可以作为导体、电阻或绝缘体，这取决于其原材料。根据其功能，厚膜材料被称为导电浆料、电阻浆料和电介质浆料。
作为厚膜工艺的技术核心，引入的光刻功能的厚膜浆料，成为这一技术的最重要环节。因为本身材料的属性，光刻型厚膜浆料（也称感光金属浆料），对于器件产业的意义和重要程度，相当于半导体制造过程中的“靶材+光刻胶”。
图3 印刷厚膜浆料及光刻厚膜浆料的对比
参考资料：微纳制造产业促进会
成分方面对比，光刻厚膜浆料与印刷厚膜浆料的最大区别是有机载体部分除了印刷属性外，还要具备光刻属性。可以认为光刻厚膜浆料的有机载体，是一个完整的光刻胶体系，具有光刻胶的感光显影等成像特性。而光刻厚膜材料从材料归类上，应属于光刻材料的一个特殊的类别。从应用方面分析，光刻厚膜浆料专用于量产线宽线距小于30um的电路及相关电路结构。因此，当同一应用类型中，低规格产品一般用印刷厚膜浆料，高技术指标规格的产品类别需要更小的线宽线距则需要用光刻厚膜浆料制造。按功能划分，光刻厚膜浆料与印刷厚膜浆料是一一对应的关系。
由此可见，光刻厚膜浆料是一种近年来发展起来的新型材料，是光刻胶技术和厚膜金属化浆料技术的交叉技术，也是厚膜电路技术领域高精度升级的重要技术基础。
五、厚膜光刻技术的投资要点
近年来，整套厚膜光刻工艺技术在国内的导入处于快速上升期微电子产品小型化需求下，厚膜光刻成产业重要技术高地，大部分集中于电感器行业，部分元件大厂也都开始进行部分器件的探索和试制。预计未来随着系统集成高精度需求的大幅增加，厚膜光刻技术将渗透于混合集成电路、SiP、AiP、MEMS、先进封装、传感器、无源集成器件等，终端领域包括交互/传感、陶瓷基板、射频器件等。厚膜光刻技术从材料、装备再到工艺制造的系统国产化进程也将随之进入快车道。投资厚膜光刻行业，笔者认为需要重点关注掌握了上游核心感光金属浆料know-how，以及光刻制造工艺路径跑通且已得到一定验证的团队。
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