封装材质的对比

封装材质的对比

陶瓷基封装材料：

优点：

1.低介电常数，高频性能好

2.绝缘性好、可靠性高

3.强度高，热稳定性好

4.低热膨胀系数，高热导率

5.气密性好，化学性能稳定

6.耐湿性好，不易产生微裂现象

缺点：

成本较高，适用于高级微电子器件的封装（航空航天及军事领域）

Al2O3陶瓷基片由于原料丰富、强度、硬度高、绝缘性、化学稳定性、与金属附着性良好，是目前应用最成熟的陶瓷基封装材料。但是Al2O3热膨胀系数和介电常数比Si高，热导率不够高，限制了其在高频，高功率，超大规模集成封装领域的应用。

AlN具有优良的电性能和热性能，适用于高功率，多引线和大尺寸封装。但是AlN存在烧结温度高，制备工艺复杂，成本高等缺点，限制了其大规模生产和使用。

SiC陶瓷的热导率很高，热膨胀系数较低，电绝缘性能良好，强度高，但是SiC介电常数太高，限制了高频应用，仅适用于低频封装。

塑料基封装材料

优点：

成本低，工艺简单、在电子封装材料中用量最大、发展最快。它是实现电子产品小型化、轻量化和低成本的一类重要封装材料

缺点：

存在热膨胀系数（与Si）不匹配，热导率低，介电损耗高，脆性大等不足

环氧模塑料（EMC）具有优良的粘结性、优异的电绝缘性、强度高、耐热性和耐化学腐蚀性好、吸水率低，成型工艺性好等特点。环氧塑封料目前存在热导率不够高，介电常数、介电损耗过高等问题急需解决。可通过增加无机填料来改善热导和介电性质。

有机硅封装材料：硅橡胶具有较好的耐热老化、耐紫外线老化、绝缘性能，主要应用在半导体芯片涂层和LED封装胶上。将复合硅树脂和有机硅油混合，在催化剂条件下发生加成反应，得到无色透明的有机硅封装材料。环氧树脂作为透镜材料时，耐老化性能明显不足，与内封装材料界面不相容，使LED得寿命急剧降低。硅橡胶则表现出与内封装材料良好的界面相容性和耐老化性能。

聚酰亚胺封装：聚酰亚胺可耐350-450℃的高温、绝缘性好、介电性能优良、抗有机溶剂和潮气的浸湿等优点，主要用于芯片的纯化层、应力缓冲和保护涂层、层间介电材料、液晶取向膜等，特别用于柔性线路板的基材。

金属基封装材料

优点：

金属封装材料较早应用到电子封装中，因其热导率和强度较高、加工性能较好，至今仍在研究、开发和推广

缺点：

金属基封装材料的热膨胀系数不匹配，密度大等缺点妨碍其广泛应用

Al：热导率高、密度低、成本低、易加工，应用最广泛。但Al的热膨胀系数与Si等差异较大，器件常因较大的热应力而失效，Cu也是如此。

W/Mo：热膨胀系数与Si相近，热导率较高，常用于半导体Si片的支撑材料。但W/Mo与Si的浸润性差、焊接性差。另外W/Mo、Cu的密度较大，不宜航空航天使用；W、Mo成本高，不宜大量使用。

新型金属基封装材料：

Si/Al合金：利用喷射成形技术制备出Si质量分数为70%的Si2Al合金，其热膨胀系数为（6-8）

X10-6K-1热导率大于100W/(m*K）密度为2.4-2.5g/cm3，可用于微波线路、电光转换器和集成线路的封装等。

提高Si含量，可降低热膨胀系数和合金密度，但增加了气孔率，降低了热导率和抗弯强度。Si含量相同时，Si颗粒较大的合金的热导率和热膨胀系数较高，Si颗粒较小的合金的抗弯强度较高。Al/Si2合金应用前景广阔。

Cu/C纤维封装：C纤维的纵向热导率高（1000W/(M*K）），热膨胀系数很小（-1.6X10-6K-1因），次Cu/C纤维封装材料具有优异的热性能。对于Cu/C纤维封装材料，其具有明显的各向异性，沿着C 纤维反向的热导率远高于横向分布的热导率。

Cu与C的润湿性差，固态和液态时的溶解度小，且不发生化学反应。因此Cu/C纤维封装材料的界面结合是以机械结合为主的物理结合，界面结合较弱。所以Cu/C纤维封装材料制备过程中需要首先解决两组元之间的相溶性问题，以实现界面的良好结合。此外C纤维价格昂贵，而且Cu/C纤维封装材料还存在热膨胀滞后的问题。

三种类型封装材料对比：

塑料基封材料的密度较小，介电性能较好，热导率不高，热膨胀系数不匹配，但成本较低，可满足一般的封装技术要求。

金属基封装材料的热导率较高，但热膨胀系数不匹配，成本较高。

陶瓷基封装材料的密度较小，热导率较高，热膨胀系数匹配是一种综合性能较好的封装方式。