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微电子器件封装质料有哪些分类?金属陶瓷塑料封接的应用与工艺发表于: 2022-01-10 00:30
本文摘要:微电子器件封装质料有哪些分类?金属陶瓷塑料封接的应用与工艺 今朝,对电子封装的分类有多种形式。按封装布局来分,则可分为气密封.装和实体封装两大类。 气密封装是指封装完成后,管壳内部,巧片周围有差别于外界空气的掩护氛围存在,管壳气密性杰出,不产生气体的互换;实体封装则是指巧片无氛围存在,封装质料完全困绕忘片,管壳内部W实体存在。实体封装对封装质料要求较高,必需致密、抗潮,与管芯质料粘赞同热匹配杰出,并且在高温、低气压下不该发生有害氛围。

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微电子器件封装质料有哪些分类?金属陶瓷塑料封接的应用与工艺 今朝,对电子封装的分类有多种形式。按封装布局来分,则可分为气密封.装和实体封装两大类。

气密封装是指封装完成后,管壳内部,巧片周围有差别于外界空气的掩护氛围存在,管壳气密性杰出,不产生气体的互换;实体封装则是指巧片无氛围存在,封装质料完全困绕忘片,管壳内部W实体存在。实体封装对封装质料要求较高,必需致密、抗潮,与管芯质料粘赞同热匹配杰出,并且在高温、低气压下不该发生有害氛围。按封装质料种类上分,则有金属封装、塑料封装、陶瓷封装、金属基复合质料封装等。

个中,金属封装质料具有热导率富,易加工成型能好等长处,但由于金属与巧片热膨胀系数差异大、密度大、成本高档劣势,限制了金属封装在某些范畴的应用;塑料封装质料虽然有热导率低,热膨胀系数不匹配,但成本低、密度较小,常用于对封装机能要求不高的应用傍边;陶瓷封装质料的密度较小,热导率较高,膨胀系数匹配,是一种综合性较好的封装质料,但成本高,建造加工较庞大,更合用于高级微电子器件的封装如航空航天及军事范畴。(1)金属封装 金属因其具有较好的机械强度、杰出的导热性及电磁屏蔽功效且便于机械加工等长处较早的应用于电子封装,如今仍是电子封装的主要质料。金属封装是指以金属作为管壳主体质料,直接或通过基板间接将芯片安装在管座上,用通过引线毗连表里电路的一种电子封装形式。传统的金属质料有:Cu、Al、可伐合金(铁镍钴合金)、Invar合金(镍铁合金)及W、Mo合金等。

如表1.1所示。大大都金属封装属于实体封装。金属封装质料为实现对总片支撑、电毗连、热耗散、机械和情况的掩护,凡是具备以下几项要求;①具有杰出的导热、散热性;②杰出的导电性,减少传输延迟及能源损掠;③质量轻,同时要求有足够的强度和力学机能;④杰出的加工能力以便于批量出产;⑤低的热膨胀系数,以便满意与芯片的匹配,从而减少热应力的发生;⑥杰出的焊接机能、镀覆机能及耐蚀机能以实现与芯片的靠得住联合、密封和情况掩护。表1.1 常用的芯片、基板质料及金属封装质料的主要机能 常用的芯片、基板质料及金属封装质料的主要机能 (2)塑料封装 塑料封装质料一般W热固性质料为主,凡是包括环氧类、酪酸类、聚酷类和有机珪类,个中W环氧树脂应用最为遍及。

塑料封装质料因为成本低廉,建造工艺成熟简朴,很早就应用于电子封装,也是整个电子封装行业中应用最为遍及的质料。塑料封装质料优势明明,同时缺点也显而易见,大大都塑料质料不敷致密,导热机能欠好,热膨胀系数于芯片(Si)不匹配,介电损耗高,脆性大。在回流焊历程中,因塑料封装质料对湿度敏感,吸取的水受热易膨胀,从而导致塑封器件爆裂损坏,个中尤其以环氧类质料受水气影响最为明明,严重影响封装的靠得住性,对于封装靠得住性要求较高行业如军工、航空航天,则无法满意其行业产物需求。

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跟着对封装质料研究的逐渐深入,通过调治塑料封装质料的配等到原料加工方式,可使以上问题获得明明改善。抱负的塑料封装质料凡是应具有以下几个特点;①原料纯度高、粘度低,杂质较少;②低吸水率、耐热机能好,具有较高热导率;③低应力,热膨胀系数匹配;④易加工成型,原料挥霍少,阻燃机能好;⑤环保机能好,无毒无污染。展开全文 (3)陶瓷封装 陶瓷封装质料是一种常用的电子封装质料,陶瓷封装属于气密性封装,它的长处在于耐湿性好,杰出的热学机能如热膨胀率及热导率,机械强度高、化学机能不变,综合机能优秀。

今朝应用最为遍及的是Al2O3、BeO和AlN陶瓷。Al2O3陶瓷建造工艺成熟,加工较为简朴便捷因而成本低廉,同时又具有较高机械强度,因此陶瓷封装质料常选用Al2O3陶瓷。Al2O3陶瓷的综合机能跟着Al2O3含量的升高而提高,故高Al2O3陶瓷,尤其是Al2O3含量占整体含量90%以上的陶瓷,综合机能最为突出。

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BeO陶瓷具有压电性质、光化学机能、高强度、低介电常数、低介电损耗、封装工艺适应性强等特点,且该种具有与金属质料靠近的热膨胀系数及热导率,同时又具有杰出的绝緣机能,在电真空行业应用日益増加。可是BeO粉末具有较强毒性,必需采纳有效的防护办法才可以出产。不仅如此,BeO纯度越大其加工难度也随之上升,因此BeO陶瓷的制造成本较高,限制了该种陶瓷的应用。

AlN陶瓷具有低的介电常数和杰出的热学机能,因此是今朝最具成长前景的陶瓷质料,AlN陶瓷与其他几种质料比拟,其热导率更高,且拥有更优异的电机能,更适宜在高功率、多引线情况下使用,同时 AlN机械机能优异,在恶劣情况下仍可正常事情。可是,AlN陶瓷在添加部门助烧剂的条件下仍需要较髙烧结温度,且制备时对原料纯度要求高,因而制备工艺庞大、成本高,旨前并未大范围出产和应用。总而言之,陶瓷封装质料主要具有以下几点优势:①机械机能杰出,热打击试验和温度轮回试验后险些不发生损伤;②热学机能好,热导率较高、热膨胀系数小;⑤耐湿性好,不易发生微裂纹;④绝缘机能和睦密性杰出,防止半导体元件内部芯片在外部杂质及湿气影响下腐化粉碎;⑥避光机能好,可以或许有效遮蔽可见光且可很好地将红外线反射,还能满意光学相关产物的低反射要求。

但同时陶瓷封装质料脆性较大,烧结坚苦,出产成本高,加工工艺庞大,出产效率低,因而代价昂贵。陶瓷封装质料机能如下表1.2所示。表1.2 陶瓷封装质料机能 陶瓷封装质料机能 (4)金属基复合质料 传统金属封装质料都是单一金属或合金,因其质料特点都有某些不足,难以应对现代封装多方面高机能要求,因此在传统金属封装质料的研究基础上,金属或金属间化合物为基体,通过插手如短纤维、持续纤维、晶须等加强体,或改变増强体种类、分列方式、体积分数从而形成一种金属基复合质料。金属基复合质料因其基体种类、加强方式差别而具有许多种类,因其热导率和强度较商,加工机能好,至今仍被广为操纵和开辟研究。

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