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1、------------------------------------------------------------------------------------------------新型电子封装材料的研究现状及展望 第23卷第3期 佳木斯大学学报(自然科学版) 2005 年07月 JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition) 文章编号:1008-1402(2005)03-0460-05Vol.23No.3July 2005郑小红, 胡 明, 周国柱112(1.佳木斯大学,黑龙江
2、佳木斯154007;2.佳木斯电业局,黑龙江佳木斯154002)摘 要: 综合论述了各类新型电子封装材料的优势及不足之处,同时指出了目前我国新型电子封装材料所存在的问题及进一步完善的措施,并预测了电子封装用金属基复合材料的应用前景.关键词: 电子封装;金属基复合材料;热膨胀系数;界面中图分类号: TB331文献标识码: A0 引 言电子封装材料是用于承载电子元器件及其相互联线,起机械支持,密封环境保护,散失电子元件的热量等作用,并具有良好电绝缘性的基体材料,是集成电路的密封体.随着信息时代的到来,20世纪90年代[1,2,3]封装业进入一个“爆炸式”
3、的发展时期.现代科学技术的发展,对电子封装材料提出了更全面的要求,——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------致使以往的传统材料己不能满足更高的性能要求,研制开发新型的电子封装材料己成为各国竞相追求的目标.1 新型电子封装材料的优势电子封装的种类很多.从结构形式分,可以分为气密封装和实体封装.气密封装是指封装腔体内在管芯周围有一定
4、气氛的空间并与外界相隔离;实体封装则指管芯周围与封装腔体形成整个实体.从封装材料上分,则有金属封装、塑料封装、陶瓷封装、玻壳封装、玻璃实体封装、金属基复合材料封装等.这些封装各具特点,并受到了广泛的关注.1.1 金属封装材料金属封装材料具有较高的机械强度、散热性能优良等优点,并且对电磁有一定屏蔽功能,在功率器件中得到广泛应用.传统的金属封装材料主要有:Cu,Al,Kovar合金,Invar合金及W,Mo合金等.大多数金属封装都属于实体封装,但实体封装对封装材料要求较高,必须致密、抗潮,与管芯材料粘附和热匹配良好,而且在高温、低气压下不应产生有害气氛.
5、理想的金属封装材料要求具有高的热导率(TC值)和低的热膨胀系数(CTE值)及密度(ρ值).Cu,Al或Al合金都具有良好的热传导率,质量较轻,成本低、强度高等优点,易于形成绝缘抗侵蚀薄膜,因而使用广泛.Al金属基板是以其表面的阳极氧化膜作为其绝缘层,但是因为Al与其氧化膜的热膨胀系数相差很[4]大,当金属基板受热时,氧化膜容易开裂,影响封装的可靠性.此外,Cu,Al及合金的CTE值太大(Al的——————————————————————————————————————------------------------------------------
6、-------------------------------------------------------6-6CTE为23.6×10℃,Cu的CTE为17.8×10℃),容易引发循环热应力.CuMo合金和CuW合金具有较高的热导率及相匹配的CTE,但Mo,W的价格较高,加工、焊接性能差而密度却又是Al的好几倍,不适合对重量有要求的应用领域,限制了其应用.而Kovar合金虽然具有很低的CTE,在数值上与芯片材料GaAs的CTE较接近,而且Kovar合金的加工性能也较好.如利用机械加工[5]Kovar合金制作的热沉和壳为一体的外壳,膨胀系数小,制作
7、方便,但散热性不好.正是因为其导热系数太低,密度也很低,使其难以广泛应用.收稿日期:2005-04-05基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(E2004—16),,第3期1.2 塑料封装材料461塑料封装具有价格低廉、质量较轻、绝缘性能好和抗冲击性强等优点.塑封装所使用的材料主要是热固型塑料,包括酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类.其中以环氧树脂应用最为广泛.但是,塑封装材料如环氧材料,气密性不好,大多对湿度敏感.在回流焊过程中,塑封料吸收的水受热易膨胀,会导致塑封器件爆[6]裂.环氧树脂材料的热力学性能受水气的影响很大.在高温情况下,潮气会降低材料
8、的玻璃化转变温度、弹性模量和强度.—————————————————————————————————————
