电子封装材料、封课件.ppt

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1、电子封装材料及其发展汇报提纲一、二、三、四、前言定义分类发展趋势·五、结语一、前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，信号传递，散热和屏蔽等作用的基体材料，是集成电路的密封体，对电路的性能和可靠性具有非常重要的影响。随着信息时代的到来，微电子技术高速发展，半导体集成电路(IC)芯片的集成度、频率以及微电路的组装密度不断提高，电路重量和体积目益趋于微型化，芯片集成度的迅速增加必然会导致其发热量的提高，使得电路的工作温度不断上升。实验证明，单个元件的失效率与其工作温度成指数关系，功能则与其成反比，因而如何提高芯片的散热效率，使得电路在正常

2、温度下工作就显得尤为重要。解决这一问题可以进行合理的热封装和热设计，比如可以使用各种散热器或采用液体冷却系统，然而这些方法并不能从根本上解决问题，系统的成本和结构也会因此而增加，因此研究和开发具有高热导率及良好综合性能的封装材料就显得很重要，这对电子封装材料提出了新的要求。与此同时，电子封装也正不断向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向发展。二、定义分为狭义封装和广义封装:狭义的封装（packaging，PKG）利用膜技术及微细连接技术，将半导体元器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接，引出连接端子，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体主体结构的工艺。广义的

3、电子封装是狭义的封装与实装工程及基板技术的总和。将半导体、电子器件所具有的电子的、物理的功能转变为适用于机器或系统的形式，并使之为人类社会服务的科学与技术，统称为电子封装工程。三、分类电子封装材料基板布线框架层间介质密封材料陶瓷环氧玻璃金刚石金属金属基复合材料基板主要包括基板图片氧化玻璃基板·金属基板金属基复合材料基板布线导体布线由金属化过程完成。基板金属化是为了把芯片安装在基板上和使芯片与其他元器件相连接。为此，要求布线金属具有低的电阻率和好的可焊性，而且与基板接合牢固。金属化的方法有薄膜法和厚膜法，前者由真空蒸镀、溅射、电镀等方法获得，后者由丝网印刷、涂布等方法获得

4、。薄膜导体材料应满足以下要求：电阻率低；与薄膜元件接触电阻小，不产生化学反应和相互扩散；易于成膜和光刻、线条精细；抗电迁移能力强；与基板附着强度高，与基板热膨胀系数匹配好；可焊性好，具有良好的稳定性和耐蚀性；成本低，易成膜及加工。Al是半导体集成电路中最常用的薄膜导体材料，其缺点是抗电子迁移能力差。Cu导体是近年来多层布线中广泛应用的材料，Au，Ag，NiCrAu，Ti—Au，Ti—Pt—Au等是主要的薄膜导体。为降低成本，近年来采用Cr—Cu—Au，Cr—Cu—Cr，Cu—Fe—Cu，Ti—Cu—Ni—Au等做导体薄膜。层间介质介质材料在电子封装中起着重要的作用，如保

5、护电路、隔离绝缘和防止信号失真等。它分为有机和无机2种，前者主要为聚合物，后者为Si02，Si3N4和玻璃。多层布线的导体间必须绝缘，因此，要求介质有高的绝缘电阻，低的介电常数，膜层致密。密封材料电子器件和集成电路的密封材料主要是陶瓷和塑料。最早用于封装的材料是陶瓷和金属，随着电路密度和功能的不断提高，对封装技术提出了更多更高的要求，同时也促进了封装材料的发展。即从过去的金属和陶瓷封装为主转向塑料封装。至今，环氧树脂系密封材料占整个电路基板密封材料的90％左右．树脂密封材料的组成为环氧树脂(基料树脂及固化剂)、填料(二氧化硅)，固化促进剂、偶联剂(用于提高与填料间的润湿

6、性和粘结性)、阻燃剂、饶性赋予剂、着色剂、离子捕捉剂(腐蚀性离子的固化)和脱模剂等[I引．环氧树脂价格相对较便宜、成型工艺简单、适合大规模生产，可靠性较高，因此，近10年来发展很快．目前，国外80％～90％半导体器件密封材料(日本几乎全部)为环氧树脂封装材料，具有广阔的发展前景。三、电子封装材料的性能1)高热导率、低介电常数、低介电损耗、有较好的高频、高功率性能。2)热膨胀系数(CTE)与Si或GaAs（砷化镓）芯片匹配,避免芯片的热应力损坏。3)高强度与刚度，对芯片起到支撑和保护的作用。4)低成本，满足大规模商业化应用的要求。5)低密度，(主要指航空航天和移动通信设备

7、),并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。四、电子封装材料发展趋势在未来相当长时间内,电子封装材料仍以塑料基为主。发展方向为：1.)超大规模集成化、微型化、高性能化和低成本化。2.)满足球栅阵列(BGA)、芯片级(CSP)、多芯片组件MCM）等先进新型封装形式的新型环氧模塑料。3.)无卤、锑元素,绿色环保,适用于无铅焊料工艺的高温260℃回流焊要求。4.)开发高纯度、低黏度、多官能团、低吸水率、低应力、耐热性好的环氧树脂.新型环氧模塑料将走俏市场,有机硅类或聚酰亚胺类很有发展前景。四、电子封装材料发展趋势在军事、航空航天和高端民用电子器件等领域