电子封装基片材料研究进展解析
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系列层压板，这些层压板的特点是带有灭火剂（因此 标定为FR）. 一旦着火，层压板可以自动灭火. 其中， FR - 4 以玻璃纤维为基础，加有环氧树脂；FR - 5 与 FR - 4 相似，强度较高，高温下电气特性较好。这些 材料都广泛应用于工业界多层电路板的制作中。
FR-4 环氧玻璃层压板
3金刚石
的电性能和热性能，被认为是最有发展前途的高导热 陶瓷基片与AI2O3相比，AIN有较高的热导率，适用 于高功率、高引线和大尺寸芯片；AIN 的线膨胀系数 与Si 材料匹配；介电常数低，1MHZ 下约为8 ~ 10； AIN 材质坚硬，在严成很薄的衬底，以满足不同封装基片的 应用。
（3）材料制造灵活，生产费用不高，价格正在不断降 低。
（1） Cu 基复合材料
采用C 纤维、B 纤维等、SiC 颗粒、AIn 颗粒等材 料做增强体，得到的纤维增强的低膨胀、高导热Cu 基复合材料具有较好的综合性能. 例如P - 130石墨纤维 增强Cu 基复合材料的面膨胀系数为6.5 X 10 - 6 / K， 并保持着较高的热导率（220 W/ m·K）
5、金属基复合材料
为了解决单一金属作为电子封装基片材料的缺点， 人们研究和开发了低膨胀、高导热金属基复合材料。 它与其它电子封装材料相比，主要有以下优点：
（1）通过改变增强体的种类、体积分数、排列方式， 或改变基体的合金成分，或改变热处理工艺等可以实 现材料的热物理性能设计；
（2）可直接成形，避免了昂贵的加工费用和随之带来 的材料损耗；
4、绝缘金属
绝缘金属基片早已开发成功并用于电子封装中， 因其热导率和机械强度高、加工性能好，至今仍是人 们继续开发、提高和推广的主要材料之一。表3 列出 了几种传统封装金属材料的一些基本特性。
铝的热导率很高、重量轻、价格低、易加工，是
最常用的封装材料.但铝的线膨胀系数与 S i （ 4. 1X 10 *- 6 / K）和GaAs（5. 8 X 10* - 6 / K）相差较大，器
目前，已用于实际生产和开发应用的高导热陶瓷 基片材料主要包括AI2O3、AIN、SiC、和BeO等。 其 典型特性如表1所示。
AI2O3陶瓷是目前应用最成熟的陶瓷基片材料， 其价格低廉，耐热冲击性和电绝缘性较好，制作和加 工技术成熟，因而使用最广泛，占陶瓷基片材料的 90%。
AIN 陶瓷基片是一种新型的基片材料，具有优异
另外，Cu 中还可以加入W、Mo 和低膨胀合金等 粉末. 制作W/ Cu 或Mo / Cu 复合材料时，将Cu 渗入 到多孔的W、Mo 烧结块中，以保持各相的连续性。
近年来，低温低压下化学气相沉积（LPCVD）金 刚石薄膜技术迅速发展，它不仅具有设备成本低和沉 积面积大的优点，而且能直接沉积在高导热系数的金 属、复合材料或单晶硅衬底上，甚至可以制成无支承 物的金刚石薄膜片，然后粘结到所需的基片上（金属 或陶瓷），这为金刚石作为普及应用的商品化封装材 料展示了美好的应用前景。表2 列出了三种金刚石薄 膜CVD 方法间的比较。
1.陶瓷
陶瓷材料是电子封装中常用的一种基片材料，其
主要优点在于：高的绝缘性能和优异的高频特性，具 有和元器件相近的线膨胀率，很高的化学稳定性和较 好的热导率（ λ ），此外，陶瓷材料还具有良好的综 合性能，广泛用于混合集成电路（HIC）和多芯片模 件（MCM）。
陶瓷封装常为多层陶瓷基片（MLC）。这种技术 开始于1961 年J L Park 发明的流延工艺专利，而陶瓷 封装的创始人被认为是BGrnard SchwartZ。
在其它陶瓷基片材料中，BN具有较好的综合性能， 但作为基片材料，它没有突出的优点，而且价格昂贵， 目前处于研究和推广中. BeO陶瓷具有较高的热导率， 但是其毒性和高生产成本，限制了它的生产和应用推 广。 SiC陶瓷具有高强度和高热导率，但其电阻率和 绝缘耐压值较低，介电常数偏大，不宜作为封装基片 材料。
演讲：杜发洪
前言
现代科学技术的发展对材料的要求日益提高. 在电子 封装领域，电子器件和电子装置中元器件的复杂性和 密集性日益提高。
电子封装基片材料是一种底座电子元件，用于承载电 子元器件及其相互联线，并具有良好电绝缘性的基体。
封装基片应具备性质：
（1）导热性能好 （2）线膨胀系数匹配 （3）高频特性好
2、环氧玻璃
当采用引脚封装，特别是塑料封装时，环氧玻璃 是价格最便宜的一种。 这种材料常用于单层、双层或 多层印刷板，是一种由环氧树脂和玻璃纤维（基础材 料）组成的复合材料. 其基础材料提供结构上的稳定 性，树脂则为基片提供可塑性。
环氧玻璃的导热性较差，电性能和线膨胀系数匹
配一般，但由于其价格低廉，因而在表面安装（SMT） 中得到了广泛应用。最常用的环氧玻璃基片是FR - X
另外，电子封装基片还应具有机械性能高、电绝 缘性能好、化学性质稳定（对电镀处理液、布线用金 属材料的腐蚀而言）、易于加工等特点。
电子封装基片材料研究现状
电子封装基片材料的种类很多，常用材料包括： 陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。 有些材料已经在电子封装上取得了较为成熟的应用。 但就前面提到的各种性能要求而言，多数材料都不能 满足上述所有要求。
天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的最 优异的性质，如高的热导率（2 000 W/ m·K，25C）、 低介电常数（5.5）、高电阻率（1016 Ω ·cm）和击穿 场强（1 000 kV/ mm）。 从本世纪60 年代起，微电 子界开始利用金刚石作为半导体器件封装基片的努力， 并将金刚石作为散热材料，用在微波雪崩二极管和激 光器上，成功地改进了它们的输出功率。
件工作时的热循环常会产生较大的应力，导致失效。 铜材也存在类似的问题。 Inva r （镍铁合金）和 Kovar（铁镍钴合金）系列合金具有非常低的线膨胀
系数和良好的焊接性，但电阻很大，导热能力较差， 只能作为小功率整流器的散热和连接材料。W 和Mo 具有与Si 相近的线膨胀系数，且导热性比Kovar合金 好得多，故常用于半导体Si 片的支撑材料。
FR-4 环氧玻璃层压板
3金刚石
的电性能和热性能，被认为是最有发展前途的高导热 陶瓷基片与AI2O3相比，AIN有较高的热导率，适用 于高功率、高引线和大尺寸芯片；AIN 的线膨胀系数 与Si 材料匹配；介电常数低，1MHZ 下约为8 ~ 10； AIN 材质坚硬，在严成很薄的衬底，以满足不同封装基片的 应用。
（3）材料制造灵活，生产费用不高，价格正在不断降 低。
（1） Cu 基复合材料
采用C 纤维、B 纤维等、SiC 颗粒、AIn 颗粒等材 料做增强体，得到的纤维增强的低膨胀、高导热Cu 基复合材料具有较好的综合性能. 例如P - 130石墨纤维 增强Cu 基复合材料的面膨胀系数为6.5 X 10 - 6 / K， 并保持着较高的热导率（220 W/ m·K）
5、金属基复合材料
为了解决单一金属作为电子封装基片材料的缺点， 人们研究和开发了低膨胀、高导热金属基复合材料。 它与其它电子封装材料相比，主要有以下优点：
（1）通过改变增强体的种类、体积分数、排列方式， 或改变基体的合金成分，或改变热处理工艺等可以实 现材料的热物理性能设计；
（2）可直接成形，避免了昂贵的加工费用和随之带来 的材料损耗；
4、绝缘金属
绝缘金属基片早已开发成功并用于电子封装中， 因其热导率和机械强度高、加工性能好，至今仍是人 们继续开发、提高和推广的主要材料之一。表3 列出 了几种传统封装金属材料的一些基本特性。
铝的热导率很高、重量轻、价格低、易加工，是
最常用的封装材料.但铝的线膨胀系数与 S i （ 4. 1X 10 *- 6 / K）和GaAs（5. 8 X 10* - 6 / K）相差较大，器
目前，已用于实际生产和开发应用的高导热陶瓷 基片材料主要包括AI2O3、AIN、SiC、和BeO等。 其 典型特性如表1所示。
AI2O3陶瓷是目前应用最成熟的陶瓷基片材料， 其价格低廉，耐热冲击性和电绝缘性较好，制作和加 工技术成熟，因而使用最广泛，占陶瓷基片材料的 90%。
AIN 陶瓷基片是一种新型的基片材料，具有优异
另外，Cu 中还可以加入W、Mo 和低膨胀合金等 粉末. 制作W/ Cu 或Mo / Cu 复合材料时，将Cu 渗入 到多孔的W、Mo 烧结块中，以保持各相的连续性。
近年来，低温低压下化学气相沉积（LPCVD）金 刚石薄膜技术迅速发展，它不仅具有设备成本低和沉 积面积大的优点，而且能直接沉积在高导热系数的金 属、复合材料或单晶硅衬底上，甚至可以制成无支承 物的金刚石薄膜片，然后粘结到所需的基片上（金属 或陶瓷），这为金刚石作为普及应用的商品化封装材 料展示了美好的应用前景。表2 列出了三种金刚石薄 膜CVD 方法间的比较。
1.陶瓷
陶瓷材料是电子封装中常用的一种基片材料，其
主要优点在于：高的绝缘性能和优异的高频特性，具 有和元器件相近的线膨胀率，很高的化学稳定性和较 好的热导率（ λ ），此外，陶瓷材料还具有良好的综 合性能，广泛用于混合集成电路（HIC）和多芯片模 件（MCM）。
陶瓷封装常为多层陶瓷基片（MLC）。这种技术 开始于1961 年J L Park 发明的流延工艺专利，而陶瓷 封装的创始人被认为是BGrnard SchwartZ。
在其它陶瓷基片材料中，BN具有较好的综合性能， 但作为基片材料，它没有突出的优点，而且价格昂贵， 目前处于研究和推广中. BeO陶瓷具有较高的热导率， 但是其毒性和高生产成本，限制了它的生产和应用推 广。 SiC陶瓷具有高强度和高热导率，但其电阻率和 绝缘耐压值较低，介电常数偏大，不宜作为封装基片 材料。
演讲：杜发洪
前言
现代科学技术的发展对材料的要求日益提高. 在电子 封装领域，电子器件和电子装置中元器件的复杂性和 密集性日益提高。
电子封装基片材料是一种底座电子元件，用于承载电 子元器件及其相互联线，并具有良好电绝缘性的基体。
封装基片应具备性质：
（1）导热性能好 （2）线膨胀系数匹配 （3）高频特性好
2、环氧玻璃
当采用引脚封装，特别是塑料封装时，环氧玻璃 是价格最便宜的一种。 这种材料常用于单层、双层或 多层印刷板，是一种由环氧树脂和玻璃纤维（基础材 料）组成的复合材料. 其基础材料提供结构上的稳定 性，树脂则为基片提供可塑性。
环氧玻璃的导热性较差，电性能和线膨胀系数匹
配一般，但由于其价格低廉，因而在表面安装（SMT） 中得到了广泛应用。最常用的环氧玻璃基片是FR - X
另外，电子封装基片还应具有机械性能高、电绝 缘性能好、化学性质稳定（对电镀处理液、布线用金 属材料的腐蚀而言）、易于加工等特点。
电子封装基片材料研究现状
电子封装基片材料的种类很多，常用材料包括： 陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。 有些材料已经在电子封装上取得了较为成熟的应用。 但就前面提到的各种性能要求而言，多数材料都不能 满足上述所有要求。
天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的最 优异的性质，如高的热导率（2 000 W/ m·K，25C）、 低介电常数（5.5）、高电阻率（1016 Ω ·cm）和击穿 场强（1 000 kV/ mm）。 从本世纪60 年代起，微电 子界开始利用金刚石作为半导体器件封装基片的努力， 并将金刚石作为散热材料，用在微波雪崩二极管和激 光器上，成功地改进了它们的输出功率。
件工作时的热循环常会产生较大的应力，导致失效。 铜材也存在类似的问题。 Inva r （镍铁合金）和 Kovar（铁镍钴合金）系列合金具有非常低的线膨胀
系数和良好的焊接性，但电阻很大，导热能力较差， 只能作为小功率整流器的散热和连接材料。W 和Mo 具有与Si 相近的线膨胀系数，且导热性比Kovar合金 好得多，故常用于半导体Si 片的支撑材料。