封装中的材料.ppt
《封装中的材料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《封装中的材料.ppt(14页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、11电子封装材料相关问题蔡坚2概要电子封装材料封装中涉及到的主要材料内引线材料模塑料引线框架材料芯片粘接材料封装基板与外壳材料焊接材料3Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics封装材料的范围能源、环境、材料、信息微电子的发展微电子封装材料同时涉及系统组装的材料简单的分类:金属、陶瓷、塑料4Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics电子封装材料的性能电特性绝缘性质、击穿、表面电阻,热特性玻璃化转化温度、热导率、热膨胀系数,机械特性扬氏模量、泊松比、
2、刚度、强度,化学特性吸潮、抗腐蚀,其它密度、可焊性、毒性,5Institute of Microelectronics电子封装材料ChipEncapsulationPCBPrinted Circuit BoardChipSubstrateSolder JointLeadframeSolderJointWireUnderfillSolder BumpMolding CompoundPin Thru.HolePackage(Substrate or leadframe)6Institute of Microelectronics内引线键合材料27常见引线键合材料引线键合常用于芯片与载体(或基板)或
3、引线框架之间的互连常用的引线材料有Au、Al、Cu(包括用于TAB)、AlSi(1%)丝键合的模式主要有球焊(金丝)和楔形焊(铝丝)金丝用于塑料封装,铝丝用于陶瓷和金属封装?8内引线键合材料的特性电性能热性能机械性能参考讲义128-1339Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics金丝键合系统消费类电子产品中最常用的键合方式金丝-铝键合区金丝-镀金键合区掺杂的金丝金丝:软Be,5-10ppm;Cu,30-100ppm10Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelec
4、tronics引线键合的优缺点优点细间距,高速自动键合,高导电,铝键合区缺点金属间化合物Kirkendall效应电流限制11Institute of MicroelectronicsAu-Al金属间化合物300C以上的使用环境,容易发现“紫斑”;125C,可能产生一系列的金属间化合物。12Institute of Microelectronics31314Kirkendall效应异种金属之间的互扩散不同的扩散速度温度、结构、15Institute of Microelectronics金丝与其他介面的键合Au-CuCu3Au,AuCu,Au3Cu:200-350C无金属间化合物产生Au-Au最
5、好的键合高温应用16Institute of Microelectronics铝(硅铝)丝键合系统Pure aluminum is too soft.So alloyed with 1%Si or 1%Mg to provide a solid-solutionstrengthening mechanism.Au-AgAl-OFHC CuAl-Ag plated LFAl-Ni75um Al can be used for power devices.17Institute of MicroelectronicsInstitute of MicroelectronicsCl-的影响“白毛”Al
6、(OH)3 +Cl-Al(OH)2 +OH-Al+4Cl-Al(Cl)4-2AlCl4-+6H2O 2Al(OH)3+6H+8Cl-18Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics键合丝的要求表面洁净光滑长丝、单层、单根密绕严格包装和储存10-15C,20-50%RH419Institute of Microelectronics提高键合可靠性无论何种键合,键合表面特性是至关重要的。洁净度(等离子体清洗)表面粗糙度表面镀层的厚度阻挡层的应用TiW高质量的键合丝可靠的键合工艺等离子体清洗20Institute of Micr
7、oelectronics21Institute of Microelectronics模塑料22Institute of Microelectronics模塑的基本工艺模塑料通常为热固性塑料热固性:在加热固化后不会再次受热软化热塑性:在加热塑化后如果再次受热还会再次软化23Institute of Microelectronics24Institute of Microelectronics模塑料的基本构成基体(10-30%)(高分子化合物树脂)环氧树脂硅酮树脂1,2-聚丁二烯酯树脂添加剂(60-90%)固化剂催化剂填充剂(SiO2)阻燃剂脱模剂染色剂525树脂特性讲义2726主要生产厂家日本
8、住友日东日立化成美国PlaskonHysol(Cookson)中国中科院化学所27Institute of Microelectronics性能检测与相关标准讲义3828Institute of Microelectronics模塑料的类型(p.32)普通型快速固化型无后固化型高热导型低应力型低辐射型低膨胀型低翘曲型29Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics普通型模塑料结晶二氧化硅型热导率高、线膨胀系数大、成本低分立器件、LSI熔融二氧化硅型线膨胀系数小、热导率低、成本较高VLSI、大尺寸分立器件30Institut
9、e of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics低应力型模塑料固化过程产生的收缩应力温度变化时的热应力热应力导致失效开裂温度变化时的热应力弹性模量线膨胀系数玻璃化转变温度631Institute of Microelectronics考核与命名讲义40-4232Institute of Microelectronics模塑料的发展模塑料随微电子技术和封装技术而发展WHY?高纯度低应力低辐射33引线框架材料34引线框架的功能电连接对内依靠键合实现芯片与外界的信号连接依靠焊点与电路板连接机械支撑和保护对芯片起到支持与外壳或模塑料实现保护散热散热通
10、道35Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics不同封装的引线框架陶瓷封装和塑料封装(没有金属封装?)36Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics引线框架材料的要求热匹配良好的机械性能导热性能好使用过程无相变材料中杂质少低价加工特性和二次性能好材料优点缺点使用场所Kovar合金Fe-29Ni-17Co1.机械强度高2.与非金属材料匹配好3.耐腐蚀性好1.价格昂贵陶瓷封装金属底座与封装环42合金Fe-42Ni1.机械强度高与非金属材料匹配好1.抗弯
11、强度稍差2.导热性差陶瓷封装塑料封装铜合金1.导热性能高2.电镀性能好3.低价1.机械强度低2.线膨胀系数较高塑料封装4J294J42194 Alloy2抗弯强度(kg/mm )536545软化温度(C)-650400熔点(C)145014271090-6线膨胀系数(10 /C,20-350C)4.5-5.54.4-5.616.3导热系数(W/cmC)0.190.152.63导电率(%IACS)43652弹性模量(kg/mm )1340015000120003比重(g/cm )8.178.128.97常见引线框架材料及应用引线框架材料的主要物理性能3739384041Institute of
12、MicroelectronicsInstitute of MicroelectronicsKovar合金Kovar合金(4J29)属于定膨胀合金Co带材与丝材去应力退火线膨胀系数与陶瓷、玻璃匹配Institute of Microelectronics铜合金导电特性好引入第二相弥散强化,提高强度常用有Cu-Fe-P,Cu-Cr,Cu-Zn,Cu-Zr等等机械加工性能好热膨胀系数与塑料封装匹配42Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics42 Alloy具有与Kovar合金类似性能的框架材料(封接材料)采用Ni的添加取代C
13、o去应力退火线膨胀系数与Kovar合金相近Institute of Microelectronics引线框架的成型冲压型蚀刻型843Institute of Microelectronics表面处理表面电镀Ni/AuAgSn or Solder铜引线的预氧化44Institute of Microelectronics引线框架的质量标准引线键合区几何尺寸、表面涂敷、引线扭曲、平整度、共面性芯片粘接区几何尺寸、表面涂敷、粗糙度45芯片粘接材料46芯片粘接的基本概念Chip Attachment/Bonding,通常采用粘接技术实现管芯(IC Chip)与底座(Chip Carrier)的连接机械
14、强度、化学性能稳定、导电、导热、热匹配、低固化温度、可操作性47Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics几种基本的芯片键合类型银浆粘接技术低熔点玻璃粘接技术导电胶粘接技术环氧树脂粘接技术共晶焊技术48Institute of MicroelectronicsInstitute of Microelectronics环氧树脂粘接技术工艺简单、成本低廉适合于大规模生产,质量上已经接近Au-Si共晶焊水平可以分为两类:导电、导热胶“导电胶”导热、电绝缘胶949Institute of Microelectronics导电胶粘
15、接技术环氧树脂粘接剂金属粉粒(银)减少欧姆接触改善导热性50Institute of Microelectronics固化条件一般固化温度在150C左右,固化时间约1hr固化前:“导电胶”不导电固化后:溶剂挥发、银粉相互紧密接触形成导电链封装基板与外壳材料基板材料的性能电介电常数、功耗、电阻、热热导率、热膨胀系数、热稳定性、物理表面平整度、表面光洁度化学化学稳定、低孔隙率、高纯度5153Institute of Microelectronics氧化铝(Al2O3)陶瓷良好的介电性能、高的机械强度、高热稳定性、高化学稳定性应用最广90-99%Al2O3性能与Al2O3含量相关添加剂(黑色、紫色、
16、棕色)瓷Institute of Microelectronics5254Institute of Microelectronics其它陶瓷基板材料氧化铍(BeO)热导率8倍于氧化铝,用于功率器件贵毒氮化铝(AlN)高热导率,用于替代氧化铍与Si相近的热膨胀系数低价(与氧化铍比较)Institute of MicroelectronicsMCM-LMCM-CMCM-DMCM-D/CMCM-Si高密度压合PCB共烧陶瓷 硅、陶瓷上的薄膜共烧陶瓷上的薄膜硅上绝缘层工艺性好很好有限有限有限成本中中高高高金属层数 15505505导线间距 100-150250-45025-7550-7525I/O面面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 封装 中的 材料
限制150内