深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安)

表面贴装展|电子封装的材料包括哪些?

 

在微电子技术和电子计算机的发展浪潮中,芯片制造等相关行业随之蓬勃发展。作为芯片的包装,电子封装材料的开发与应用显得至关重要,因为它不仅是电路芯片的保护层,也是芯片与外界交流的载体。如果想要芯片发挥其佳功效,电子封装材料的选择是必不可少的。今天就由表面贴装展小编为你解读更多行业新趋势。

 

一.电子封装材料的概念

 

电子封装是指对电路芯片进行包装,进而保护电路芯片,以免其受到外界环境的包装;电子封装材料则是指用于承载电子元器件其相互联线,起到机械支撑,密封环境保护,信号传递,散热和屏蔽等作用的基本材料。

 

电子封装材料种类多样,一般可按照封装结构、形式和材料组成进行分类。从封装结构分,电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料;从封装形式分, 可分为气密封装和实体封装;从材料组成分,可分为金属基、塑料基和陶瓷基封装材料。

 

作为电子封装的材料,它先应满足:

 

1. 高的导热性,保证电子原件不受热破坏。

 

2. 与芯片相匹配的线膨胀系数,确保芯片不因热应力而失效。

 

3. 良好的高频特性,满足高速传导的需要。

 

除此以外,力学性能,电缘性能,化学性能等等都应该被考虑在内。

 

二.电子封装材料的主流

 

目前,电子封装复合材料主要有四大类:(1) PMC复合材料,即聚合基复合材料;(2) MMC复合材料,即金属基复合材料;(3) CCC复合材料,也称碳/碳复合材料;(4) CMC复合材料,即陶瓷基复合材料。

 

四大类材料中,金属基复合材料是研究早、理论描述为完善的一类复合材料。

 

各种材料的主要性能和优缺点如下:

 

1.塑料封装材料。塑料有价格低,缘性好等优点,塑封装所使用的材料主要是热固型塑料,包括酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类,其中以环氧树脂应用为广泛。但是塑料封装材料如环氧材料,气密性不好,对湿度敏感,易导致塑料封装材料吸收的水受热膨胀,使器件爆裂。且多数塑料封装晶体管含铅,带有一定的毒性。

 

2. 陶瓷封装材料。陶瓷封装材料主要包括Al2O3、BeO和AlN等。陶瓷封装的优点是耐湿性好、机械强度高、热膨胀系数小和热导率高。但由于性能、环保、成本的原因,Al2O3、BeO难以满足现在人们的需求,而AlN又因为其成本和难以加工成复杂造型的缺点限制了其发展。

 

3. 金属基复合材料。电子封装常用的金属基复合材料主要是微观强化型金属基复合材料,按增强物类型可分为:连续纤维增强金属基复合材料、非连续增强金属基复合材料、自生增强金属基复合材料、层板金属基复合材料。增强体应具有较低的热膨胀系数 (CTE) 、高的导热系数、良好的化学稳定性、较低的成本,同时增强体应该与金属基体有较好的润湿性,并且由于其制备技术已经较为成熟,是现在可以满足大部分需求的封装材料。

 

4. 金属封装。金属封装材料具有较高的机械强度、散热性能优良等优点,但多数金属封装都属于实体封装,而实体封装对封装材料要求较高,必须致密、抗潮,与管芯材料粘附和热匹配良好,而且在高温、低气压下不应产生有害气体。这对加工技术提出了很高的要求。

 

三.电子封装的未来前景

 

由于电子器件不断微型化、高度集成化,并对其可靠性有了更高的要求,电子封装材料应具有更高的热导率,芯片热膨胀系数的匹配性,以及更低的密度。

 

虽然在可预见的时间里,电子封装材料主要还是以塑料基为主,但是单一基体的各种封装材料无法满足各方面性能的综合要求,必将向多相复合化方向发展。金属基复合材料具备无可比拟的性能和成本优势,有全面满足上述要求的潜力,是电子封装材料主要的开发方向之一。

 

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文章来源:电子发烧友网