電子封裝材料與電子封裝工藝模版課件

電子封裝材料、封裝工藝及其發(fā)展

ElectronicPackagingMaterials,Technologyanditsdevelopment

姓名馬文濤日期2011年1月電子封裝材料、封裝工藝及其發(fā)展

ElectronicPa1匯報(bào)提綱一、二、三、四、前言電子封裝材料的分類(lèi)電子封裝工藝結(jié)語(yǔ)匯報(bào)提綱一、二、三、四、前言電子封裝材料的2一、前言

電子封裝材料是用于承載電子元器件及其相互聯(lián)線，起機(jī)械支持，密封環(huán)境保護(hù)，信號(hào)傳遞，散熱和屏蔽等作用的基體材料，是集成電路的密封體，對(duì)電路的性能和可靠性具有非常重要的影響。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，微電子技術(shù)高速發(fā)展，半導(dǎo)體集成電路(IC)芯片的集成度、頻率以及微電路的組裝密度不斷提高，電路重量和體積目益趨于微型化，芯片集成度的迅速增加必然會(huì)導(dǎo)致其發(fā)熱量的提高，使得電路的工作溫度不斷上升。實(shí)驗(yàn)證明，單個(gè)元件的失效率與其工作溫度成指數(shù)關(guān)系，功能則與其成反比，因而如何提高芯片的散熱效率，使得電路在正常溫度下工作就顯得尤為重要。解決這一問(wèn)題可以進(jìn)行合理的熱封裝和熱設(shè)計(jì)，比如可以使用各種散熱器或采用液體冷卻系統(tǒng)，然而這些方法并不能從根本上解決問(wèn)題，系統(tǒng)的成本和結(jié)構(gòu)也會(huì)因此而增加，因此研究和開(kāi)發(fā)具有高熱導(dǎo)率及良好綜合性能的封裝材料就顯得很重要，這對(duì)電子封裝材料提出了新的要求。與此同時(shí)，電子封裝也正不斷向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向發(fā)展。一、前言3二、分類(lèi)

電子封裝材料基板布線框架層間介質(zhì)密封材料二、分類(lèi)電子封裝材料基板布線框架層間介質(zhì)密封材4

陶瓷環(huán)氧玻璃金剛石金屬金屬基復(fù)合材料基板主要包括陶瓷環(huán)氧玻璃金剛石金屬金屬基復(fù)基板主要包括5布線導(dǎo)體布線由金屬化過(guò)程完成。基板金屬化是為了把芯片安裝在基板上和使芯片與其他元器件相連接。為此，要求布線金屬具有低的電阻率和好的可焊性，而且與基板接合牢固。金屬化的方法有薄膜法和厚膜法，前者由真空蒸鍍、濺射、電鍍等方法獲得，后者由絲網(wǎng)印刷、涂布等方法獲得。薄膜導(dǎo)體材料應(yīng)滿足以下要求：電阻率低；與薄膜元件接觸電阻小，不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和相互擴(kuò)散；易于成膜和光刻、線條精細(xì)；抗電遷移能力強(qiáng)；與基板附著強(qiáng)度高，與基板熱膨脹系數(shù)匹配好；可焊性好，具有良好的穩(wěn)定性和耐蝕性；成本低，易成膜及加工。Al是半導(dǎo)體集成電路中最常用的薄膜導(dǎo)體材料，其缺點(diǎn)是抗電子遷移能力差。Cu導(dǎo)體是近年來(lái)多層布線中廣泛應(yīng)用的材料，Au，Ag，NiCrAu，Ti—Au，Ti—Pt—Au等是主要的薄膜導(dǎo)體。為降低成本，近年來(lái)采用Cr—Cu—Au，Cr—Cu—Cr，Cu—Fe—Cu，Ti—Cu—Ni—Au等做導(dǎo)體薄膜。布線6層間介質(zhì)

介質(zhì)材料在電子封裝中起著重要的作用，如保護(hù)電路、隔離絕緣和防止信號(hào)失真等。它分為有機(jī)和無(wú)機(jī)2種，前者主要為聚合物，后者為Si02，Si3N4和玻璃。多層布線的導(dǎo)體間必須絕緣，因此，要求介質(zhì)有高的絕緣電阻，低的介電常數(shù)，膜層致密。層間介質(zhì)7密封材料

電子器件和集成電路的密封材料主要是陶瓷和塑料。最早用于封裝的材料是陶瓷和金屬，隨著電路密度和功能的不斷提高，對(duì)封裝技術(shù)提出了更多更高的要求，同時(shí)也促進(jìn)了封裝材料的發(fā)展。即從過(guò)去的金屬和陶瓷封裝為主轉(zhuǎn)向塑料封裝。至今，環(huán)氧樹(shù)脂系密封材料占整個(gè)電路基板密封材料的90％左右．樹(shù)脂密封材料的組成為環(huán)氧樹(shù)脂(基料樹(shù)脂及固化劑)、填料(二氧化硅)，固化促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑(用于提高與填料間的潤(rùn)濕性和粘結(jié)性)、阻燃劑、饒性賦予劑、著色劑、離子捕捉劑(腐蝕性離子的固化)和脫模劑等[I引．環(huán)氧樹(shù)脂價(jià)格相對(duì)較便宜、成型工藝簡(jiǎn)單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，可靠性較高，因此，近10年來(lái)發(fā)展很快．目前，國(guó)外80％～90％半導(dǎo)體器件密封材料(日本幾乎全部)為環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料，具有廣闊的發(fā)展前景。密封材料8三、電子封裝工藝

電子封裝結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次三、電子封裝工藝電子封裝結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次93D封裝3D封裝主要有三種類(lèi)型，即埋置型3D、有源基板型3D和疊層型3D。3D封裝3D封裝主要有三種類(lèi)型，即埋置型3D、有源基板型3D103D封裝疊層結(jié)構(gòu)：3D封裝疊層結(jié)構(gòu)：113D封裝

3D疊層封裝技術(shù)的出現(xiàn)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)封裝效率不高，芯片間互連線較長(zhǎng)而影響芯片性能以及使芯片功能單一的問(wèn)題；同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)組裝設(shè)備和工藝的發(fā)展。3D疊層封裝涉及的關(guān)鍵工藝有大尺寸圓片減薄工藝、超薄圓片劃片工藝、高低弧焊線工藝、密間距焊線工藝、超薄形膠體塑封工藝、微型器件的SMT工藝等3D封裝12系統(tǒng)封裝(a)3D堆疊封裝型態(tài)結(jié)構(gòu)的SIP(b)多芯片封裝結(jié)構(gòu)的SIP系統(tǒng)封裝(b)多芯片封裝結(jié)構(gòu)的SIP13系統(tǒng)封裝(c)組合式封裝結(jié)構(gòu)的SIP(Amkor)系統(tǒng)封裝(c)組合式封裝結(jié)構(gòu)的SIP(Amkor)14系統(tǒng)封裝

SIP的廣義定義是：將具有全部或大部分電子功能，可能是一系統(tǒng)或子系統(tǒng)也可能是組件(Module)，封裝在同一封裝體內(nèi)。

系統(tǒng)封裝(SIP，SysteminPackage)技術(shù)是多芯片模塊(MCM)和多芯片封裝(MCP)技術(shù)的不斷發(fā)展、演變而來(lái)，是目前電子元(組)件組(封)裝最高等級(jí)的封裝技術(shù)，由于更具微小型化、更好的電氣性能等，因而在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域中有著巨大的潛在市場(chǎng)系統(tǒng)封裝15四、結(jié)語(yǔ)電子封裝伴隨著電路、器件、和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨著其發(fā)展而發(fā)展。集成電路正向著超大規(guī)模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向發(fā)展，因而對(duì)集成電路的封裝也提出了越來(lái)越高的要求。3D封裝技術(shù)和系統(tǒng)封裝正處于發(fā)展階段，是微電子封裝業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，雖然面臨著技術(shù)上的一些重大問(wèn)題，但隨著封裝技術(shù)和相關(guān)工藝設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，這些制約因素肯定會(huì)得以解決，從而使其盡快地取得工藝上重大的突破，并得以更為廣泛的應(yīng)用。四、結(jié)語(yǔ)電子封裝伴隨著電路、器件、和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨著16參考文獻(xiàn)[1]黃強(qiáng),顧明元,金燕萍.電子封裝材料的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報(bào),2000,14(9):28-32[2]張海坡,阮建明.電子封裝材料及其技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,2003,8(3):216-222[3]鄭小紅,胡明,周?chē)?guó)柱.新型電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及展望[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,23(3):460-464[4]李秀清.

微電子封裝技術(shù)的新趨勢(shì)[J].

電子與封裝,2001,1(2):6-10[5]高尚通,楊克武.新型微電子封裝技術(shù)[J].電子與封裝,2004,4(1):10-23[6]鄭建勇,張志勝,史金飛.三維(3D)疊層封裝技術(shù)及關(guān)鍵工藝[A].2009年全國(guó)博士生學(xué)術(shù)會(huì)議暨科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展跨學(xué)科學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2009:1-7[7]林金堵.嶄露頭角的系統(tǒng)封裝[J].印制電路信息.2008(5):9-12[8]曾理,江蕓,楊邦朝.SIP封裝及其散熱技術(shù)[A].2006年中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十四屆電子元件學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2006：270-278）參考文獻(xiàn)[1]黃強(qiáng),顧明元,金燕萍.電子封裝材料的研究現(xiàn)狀[17ThankYou!ThankYou!181.所有產(chǎn)品的傳播內(nèi)容圍繞主要產(chǎn)品的利益點(diǎn),讓消費(fèi)者了解不同產(chǎn)品對(duì)保護(hù)牙齒的好處2.在創(chuàng)意上都是用簡(jiǎn)單的護(hù)理方法來(lái)解決牙齒的問(wèn)題給消費(fèi)者總體的印象：“黑妹把保護(hù)牙齒變得很輕松、簡(jiǎn)單，以后只要找黑妹就好了”3.創(chuàng)意表現(xiàn)上，利用統(tǒng)一的視覺(jué)或音樂(lè)來(lái)增加品牌和產(chǎn)品之間的關(guān)聯(lián)性，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累，形成黑妹的視覺(jué)資產(chǎn)。4.將日常素材提煉成寫(xiě)作中的材料，使材料為表達(dá)一定的主旨服務(wù)，從而將素材實(shí)用化，是寫(xiě)作過(guò)程中十分重要的環(huán)節(jié)。5.一是從生活中(日常生活、閱讀等)發(fā)現(xiàn)并積累素材；二是對(duì)素材宏觀的分類(lèi)整理，開(kāi)闊精神文化視野；三是對(duì)個(gè)案具體素材的原點(diǎn)思考，發(fā)散性思考；四是對(duì)具體素材的價(jià)值化處理。6.借助相關(guān)的資料，展開(kāi)合理想象，讓人物形象活起來(lái)，然后用生動(dòng)形象的語(yǔ)言來(lái)描述想象，這就是創(chuàng)造意境。

7.創(chuàng)造意境的心理活動(dòng)是在情感的推動(dòng)下的審美想象。創(chuàng)作者要充分發(fā)揮“內(nèi)視聽(tīng)”的能力,在心靈中仔細(xì)觀察人物形象所處的8.大家知道，建筑，首先得有磚石等必備的材料；但有了高質(zhì)量的材料，還不一定能建造出好房屋來(lái)，這里邊還得依靠智慧將磚石等建筑材料黏合到恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ魏我粍t素材的價(jià)值不在素材本身，而在于對(duì)素材的有效使用，對(duì)素材有效使用的過(guò)程也就是素材價(jià)值化的過(guò)程。9.故事里，與壯士犧牲相聯(lián)系的素凈的白衣冠，令人垂淚涕泣的低回的擊筑聲，表達(dá)視死如歸的悲憫的歌唱，加之蕭蕭勁風(fēng)，滔滔寒水，構(gòu)成了一種生離死別的悲壯場(chǎng)面。10.解讀試題情境，理解潛水位線就是潛水面的海拔。當(dāng)潛水位高于河水水位時(shí)，潛水補(bǔ)給河水，為河流枯水期；當(dāng)潛水位低于河水水位時(shí)，河水補(bǔ)給潛水，為河流豐水期。1.所有產(chǎn)品的傳播內(nèi)容圍繞主要產(chǎn)品的利益點(diǎn),讓消費(fèi)者了解不同19電子封裝材料、封裝工藝及其發(fā)展

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姓名馬文濤日期2011年1月電子封裝材料、封裝工藝及其發(fā)展

ElectronicPa20匯報(bào)提綱一、二、三、四、前言電子封裝材料的分類(lèi)電子封裝工藝結(jié)語(yǔ)匯報(bào)提綱一、二、三、四、前言電子封裝材料的21一、前言

電子封裝材料是用于承載電子元器件及其相互聯(lián)線，起機(jī)械支持，密封環(huán)境保護(hù)，信號(hào)傳遞，散熱和屏蔽等作用的基體材料，是集成電路的密封體，對(duì)電路的性能和可靠性具有非常重要的影響。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，微電子技術(shù)高速發(fā)展，半導(dǎo)體集成電路(IC)芯片的集成度、頻率以及微電路的組裝密度不斷提高，電路重量和體積目益趨于微型化，芯片集成度的迅速增加必然會(huì)導(dǎo)致其發(fā)熱量的提高，使得電路的工作溫度不斷上升。實(shí)驗(yàn)證明，單個(gè)元件的失效率與其工作溫度成指數(shù)關(guān)系，功能則與其成反比，因而如何提高芯片的散熱效率，使得電路在正常溫度下工作就顯得尤為重要。解決這一問(wèn)題可以進(jìn)行合理的熱封裝和熱設(shè)計(jì)，比如可以使用各種散熱器或采用液體冷卻系統(tǒng)，然而這些方法并不能從根本上解決問(wèn)題，系統(tǒng)的成本和結(jié)構(gòu)也會(huì)因此而增加，因此研究和開(kāi)發(fā)具有高熱導(dǎo)率及良好綜合性能的封裝材料就顯得很重要，這對(duì)電子封裝材料提出了新的要求。與此同時(shí)，電子封裝也正不斷向小型化、高性能、高可靠性和低成本方向發(fā)展。一、前言22二、分類(lèi)

電子封裝材料基板布線框架層間介質(zhì)密封材料二、分類(lèi)電子封裝材料基板布線框架層間介質(zhì)密封材23

陶瓷環(huán)氧玻璃金剛石金屬金屬基復(fù)合材料基板主要包括陶瓷環(huán)氧玻璃金剛石金屬金屬基復(fù)基板主要包括24布線導(dǎo)體布線由金屬化過(guò)程完成?；褰饘倩菫榱税研酒惭b在基板上和使芯片與其他元器件相連接。為此，要求布線金屬具有低的電阻率和好的可焊性，而且與基板接合牢固。金屬化的方法有薄膜法和厚膜法，前者由真空蒸鍍、濺射、電鍍等方法獲得，后者由絲網(wǎng)印刷、涂布等方法獲得。薄膜導(dǎo)體材料應(yīng)滿足以下要求：電阻率低；與薄膜元件接觸電阻小，不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和相互擴(kuò)散；易于成膜和光刻、線條精細(xì)；抗電遷移能力強(qiáng)；與基板附著強(qiáng)度高，與基板熱膨脹系數(shù)匹配好；可焊性好，具有良好的穩(wěn)定性和耐蝕性；成本低，易成膜及加工。Al是半導(dǎo)體集成電路中最常用的薄膜導(dǎo)體材料，其缺點(diǎn)是抗電子遷移能力差。Cu導(dǎo)體是近年來(lái)多層布線中廣泛應(yīng)用的材料，Au，Ag，NiCrAu，Ti—Au，Ti—Pt—Au等是主要的薄膜導(dǎo)體。為降低成本，近年來(lái)采用Cr—Cu—Au，Cr—Cu—Cr，Cu—Fe—Cu，Ti—Cu—Ni—Au等做導(dǎo)體薄膜。布線25層間介質(zhì)

介質(zhì)材料在電子封裝中起著重要的作用，如保護(hù)電路、隔離絕緣和防止信號(hào)失真等。它分為有機(jī)和無(wú)機(jī)2種，前者主要為聚合物，后者為Si02，Si3N4和玻璃。多層布線的導(dǎo)體間必須絕緣，因此，要求介質(zhì)有高的絕緣電阻，低的介電常數(shù)，膜層致密。層間介質(zhì)26密封材料

電子器件和集成電路的密封材料主要是陶瓷和塑料。最早用于封裝的材料是陶瓷和金屬，隨著電路密度和功能的不斷提高，對(duì)封裝技術(shù)提出了更多更高的要求，同時(shí)也促進(jìn)了封裝材料的發(fā)展。即從過(guò)去的金屬和陶瓷封裝為主轉(zhuǎn)向塑料封裝。至今，環(huán)氧樹(shù)脂系密封材料占整個(gè)電路基板密封材料的90％左右．樹(shù)脂密封材料的組成為環(huán)氧樹(shù)脂(基料樹(shù)脂及固化劑)、填料(二氧化硅)，固化促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑(用于提高與填料間的潤(rùn)濕性和粘結(jié)性)、阻燃劑、饒性賦予劑、著色劑、離子捕捉劑(腐蝕性離子的固化)和脫模劑等[I引．環(huán)氧樹(shù)脂價(jià)格相對(duì)較便宜、成型工藝簡(jiǎn)單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，可靠性較高，因此，近10年來(lái)發(fā)展很快．目前，國(guó)外80％～90％半導(dǎo)體器件密封材料(日本幾乎全部)為環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料，具有廣闊的發(fā)展前景。密封材料27三、電子封裝工藝

電子封裝結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次三、電子封裝工藝電子封裝結(jié)構(gòu)的三個(gè)層次283D封裝3D封裝主要有三種類(lèi)型，即埋置型3D、有源基板型3D和疊層型3D。3D封裝3D封裝主要有三種類(lèi)型，即埋置型3D、有源基板型3D293D封裝疊層結(jié)構(gòu)：3D封裝疊層結(jié)構(gòu)：303D封裝

3D疊層封裝技術(shù)的出現(xiàn)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)封裝效率不高，芯片間互連線較長(zhǎng)而影響芯片性能以及使芯片功能單一的問(wèn)題；同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)組裝設(shè)備和工藝的發(fā)展。3D疊層封裝涉及的關(guān)鍵工藝有大尺寸圓片減薄工藝、超薄圓片劃片工藝、高低弧焊線工藝、密間距焊線工藝、超薄形膠體塑封工藝、微型器件的SMT工藝等3D封裝31系統(tǒng)封裝(a)3D堆疊封裝型態(tài)結(jié)構(gòu)的SIP(b)多芯片封裝結(jié)構(gòu)的SIP系統(tǒng)封裝(b)多芯片封裝結(jié)構(gòu)的SIP32系統(tǒng)封裝(c)組合式封裝結(jié)構(gòu)的SIP(Amkor)系統(tǒng)封裝(c)組合式封裝結(jié)構(gòu)的SIP(Amkor)33系統(tǒng)封裝

SIP的廣義定義是：將具有全部或大部分電子功能，可能是一系統(tǒng)或子系統(tǒng)也可能是組件(Module)，封裝在同一封裝體內(nèi)。

系統(tǒng)封裝(SIP，SysteminPackage)技術(shù)是多芯片模塊(MCM)和多芯片封裝(MCP)技術(shù)的不斷發(fā)展、演變而來(lái)，是目前電子元(組)件組(封)裝最高等級(jí)的封裝技術(shù)，由于更具微小型化、更好的電氣性能等，因而在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域中有著巨大的潛在市場(chǎng)系統(tǒng)封裝34四、結(jié)語(yǔ)電子封裝伴隨著電路、器件、和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨著其發(fā)展而發(fā)展。集成電路正向著超大規(guī)模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向發(fā)展，因而對(duì)集成電路的封裝也提出了越來(lái)越高的要求。3D封裝技術(shù)和系統(tǒng)封裝正處于發(fā)展階段，是微電子封裝業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，雖然面臨著技術(shù)上的一些重大問(wèn)題，但隨著封裝技術(shù)和相關(guān)工藝設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，這些制約因素肯定會(huì)得以解決，從而使其盡快地取得工藝上重大的突破，并得以更為廣泛的應(yīng)用。四、結(jié)語(yǔ)電子封裝伴隨著電路、器件、和元件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，伴隨著35參考文獻(xiàn)[1]黃強(qiáng),顧明元,金燕萍.電子封裝材料的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報(bào),2000,14(9):28-32[2]張海坡,阮建明.電子封裝材料及其技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,2003,8(3):216-222[3]鄭小紅,胡明,周?chē)?guó)柱.新型電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及展望[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,23(3):460-464[4]李秀清.

微電子封裝技術(shù)的新趨勢(shì)[J].

電子與封裝,2001,1(2):6-10[5]高尚通,楊克武.新型微電子封裝技術(shù)[J].電子與封裝,2004,4(1):10-23[6]鄭建勇,張志勝,史金飛.三維(3D)疊層封裝技術(shù)及關(guān)鍵工藝[A].2009年全國(guó)博士生學(xué)術(shù)會(huì)議暨科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展跨學(xué)科學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2009:1-7[7]林金堵.嶄露頭角的系統(tǒng)封裝[J].印制電路信息.2008(5):9-12[8]曾理,江蕓,楊邦朝.SIP封裝及其散熱技術(shù)[A].2006年中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十四屆電