高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

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高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展甘卫平子

高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

甘卫平

陈招科

杨伏良

,

周兆锋

中南大学材料科学与工程学院长沙

摘要关锐词

蛛合比杖了现有电子封装材朴的性能及其在航空航天领城中的应用现状杖详细地阐述了高硅铝合金

,

、

电子封装材料的性能特点制备方法及研究现状指出了高硅铝合金轻质电子封装材料的发展方向

,

。

电子封装

轻质

高硅铝合金

喷射沉积

,

氏

,

而

,

垃

,

,

,

而

,

,

前官

由于集成电路的集成度迅猛增加导致了芯片发热量急剧

, ,

以及用做基片的

刃

。一

、

等陶瓷材料其热膨胀系数

。

值处于

其

之间而具有高导热系数的

一‘

,

和

值却高达

,

会导致不能接受的大的热应

。一

上升

,

使得芯片寿命下降据介绍温度每升高

,

℃

,

或

力而这些热应力正是集成电路和墓板产生脆性裂纹的一个普 ,

徽波电路寿命的缩短就为原来的

倍〔

,

,一们

这都是由于在徽

遍原因可伐合金

,

一种

一

合金和因瓦合金

,

电子集成电路以及大功率整流器件中材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳所引一种

一

合金的热膨胀系数低与

,

和

、

相近但

,

、

这两种材料热导率

差密度高刚度低

。、

,

起的失效

、

解决该问题的重要手段即是进行合理的封装

、

作为航空电子封装材料是不适宜的特别是小型电子封装器件密度高热

、

所谓封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片底板外壳同时还起着辅助散失电路工作中产生的热

,

集中不易扩散对于封装材料是致命的缺点钥钨

、

、

的作

,

以及随之发展的钨铜相铜铜因瓦铜铜相铜合金在热传导方

、

用

、

。

用于封装的材料称为电子封装材料作为理想的电子封装

幻

面优于可伐合金但其重量比可伐合金大也不适合应用于航空

, ,

材料必须满足以下几个羞本要求 ,

, , ,

①低的热膨胀系数能与

电子封装材料

。

芯片相匹配以免工作时两者热膨胀系数差异热应力

, ,

轻质电子封装材料

在航空航天飞行器领域使用的电子系统中在满足电子封

,

而使芯片受损②导热性能好能及时将半导体工作产生的大量

热量散发出去保护芯片不因温度过高而失效③气密性好能

抵御高温高湿腐蚀辐射等有害环境对电子器件的影响 , ④强

、、

装材料的其它基本要求的同时轻质低密度是最首要的问题因

,

。

为每增加

飞行器上每

,

甚至是

,

重

都要付出昂贵的代价

,

。

据统计在

, ,

。

度和刚度高对芯片起到支撑和保护的作用⑤良好的加工成型

,

有效负载的成本高达

“

,

。

”

英镑对于通讯

由此可

、、

和焊接性能以便于加工成各种复杂的形状和封装⑥性能可

,

卫星就更要高出

,

倍实际上是克克计效的状况

、

靠成本低廉⑦对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器 ,

见前面所述的传统电子封装材料像因瓦可伐相铜钨铜及

件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小以减轻器件的重

,

相关系列材料由于具有极高的比重都不适宜应用于航空航天 ,

量

。‘〕

领域

。

电子封装材料的发展概况

常用电子封装材料

表

列出了芯片材料

、

而对于表

,

中所提到的

类轻质低密电子封装材料中氮

, ,

化铝的热膨胀系数与

题的热膨胀系数与

, ,

十分相近且氮化铝的刚度和密度较

,

低使其非常适合用于电子封装然而它也存在不能电镀的问以及一些常用电子封装材

,

相近也具有良好的热传导性等

, ,

料相关主要性能指标由表可以看出作为芯片用材料的甘卫平 , , ,

和

其它优良性能可是这种材料有剧毒不符合现代材料研究中

一

年生男教投主要从事电子封装材料等方面的研究

材料导报

对环境友好性的要求因而限制了它的应用

,

。

年

月第

卷第

期

而

金属基

,

高硅铝合金封装材料作为轻质电子封装材料才优点突出其表现在一是通过改变合金成分可实现材料物理性能设计二是该类材料是飞行器用质量最轻的金属基电子封装材料兼有优异的综合性能三是可实现低成本要求

。

复合材料密度小于数为

一‘

,

,

,