电子封装材料及其应用优秀课件

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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后膜法。
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。
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。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。
电子封装材料及其应用
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目录
一、 电子封装材料的概念 二、电子封装材料的分类
三、 电子封装的应用 四、 结语
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一、电子封装材料的概念
电子封装
电子封装是指对电路芯片进行包装，保护电路芯片，使 其免受外界环境影响的包装。
电子封装材料
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。
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。
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3.2 塑料基封装材料
a.优势与劣势： 塑料基封装材料成本低、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。
导率和强度较高、加工性能较好，至今仍在研究、开 发和推广。
但是传统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。
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b.常用金属基电子封装材料
传统金属基封装材料： 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。
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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，主要用于芯片的钝化层、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。
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3.3金属基封装材料
a.优势与劣势： 金属基封装材料较早应用到电子封装中, 因其热
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的寿命急剧降低。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.
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二、电子封密封材料
电子封 装材料
框架
层间介质
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基体
高密度多层封装基板主要在半导体芯片与常规 PCB （印制电
路板）之间起电气过渡作用，同时为芯片提供保护、支撑、散热
作用。
陶瓷
金属基复
环氧玻璃
合材料
主要包括
金属
金刚石
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封装基板主要包括三种类型: 1) 硬质 BT 树脂基板：硬质 BT 树脂基板主要由 BT 树脂（ 双马来酰亚胺三嗪树脂）和玻纤布经反应性模压工艺而制成。 2)韧性 PI(聚酰亚胺) 薄膜基板：在线路微细化、轻量化、 薄型化、高散热性需求的驱动下，主要用于便携式电子产品的 高密度、多 I/O 数的 IC 封装。 3）共烧陶瓷多层基板：烧陶瓷基板包括高温共烧陶瓷基板（ HTCC）和低温共烧基板(LTCC)。和 HTCC 相比, LTCC 基板的介 电常数较低, 适于高速电路；烧结温度低, 可使用导电率高的 导体材料；布线密度高，且可以在 LTCC 结构中埋置元器件。
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三、电电子子封封装装工结艺构的三个层次
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3.电子封装材料研究现状
3.1 陶瓷基封装材料 3.2 塑料基封装材料 3.3 金属基封装材料 3.4 三种类型封装材料对比 3.5 绿色电子封装材料
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3.1 陶瓷基封装材料
a.优势与劣势： 优势：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 劣势： 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）
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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。
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层间介质
介质材料在电子封装中起着重要的作用，如保护电路、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。
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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，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．
但是塑料基封装材料存在热膨胀系数（与 Si）不匹配，热导率低，介电损耗高，脆性大 等不足。
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b.常用塑料基封装材料
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。 可通过添加无机填料来改善热导和介电性质。