封装中的材料ppt课件

封装中的材料封装中的材料1 1封装中的材料封装中的材料2 2封装中的材料封装中涉及到的材料引线框架材料；模塑料；外壳材料；引线材料；芯片粘结材料；封装基板;焊接材料；封装中的材料封装中涉及到的材料3 3封装中的材料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、刚度、强度，化学特性吸潮、抗腐蚀，其它密度、可焊性、毒性，封装中的材料电子封装材料的性能4 4引线框架材料引线框架材料5 5引线框架材料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道引线框架材料引线框架的功能6 6引线框架材料引线框架材料的要求热匹配；导电、导热性能好；良好的机械性能；加工特性和二次性能好；低价；一次特性：物理机械等方面性能；二次特性：可靠性相关性能如电镀、耐蚀以及钎焊等引线框架材料引线框架材料的要求7 7引线框架材料引线框架材料8 8引线框架材料Fe-42Ni目前情况：引线间距由2.54mm发展到0.5mm以下；框架带材厚度由0.25mm发展到0.08mm。因此对引线框架材料的强度和冲裁加工等性能提出了更高的要求，主要是提高薄带强度以及冲裁性能。引线框架材料Fe-42Ni目前情况：9 9引线框架材料提高Fe-42Ni强度：细晶强化；形变强化；固溶强化；第二相强化；提高冲裁性能：减小冲裁毛刺的尺寸（加入易切削元素S）；控制冲裁后引线的形位公差（残余应力）。引线框架材料提高Fe-42Ni强度：1010引线框架材料铜合金导电特性好；引入第二相弥散强化，提高强度；机械加工性能好；热膨胀系数与塑料封装匹配。引线框架材料铜合金1111引线框架材料引线框架材料1212引线框架材料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、粗糙度引线框架材料引线框架的质量标准1313引线框架材料主要生产厂家：先进半导体物料科技有限公司（总部荷兰）：全球 15 家顶级半导 体设备制造商之一，在深圳分部生产框架。深圳赛格高技术投资股份有限公司（SHIC）：主营半导体框架。铜陵丰山三佳微电子有限公司（中韩）：生产IC框架以及模具。引线框架材料主要生产厂家：1414模塑料模塑料1515模塑料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.模塑料模塑的基本工艺1616模塑料模塑料的基本构成基体（10-30%）（高分子化合物树脂）环氧树脂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模塑料模塑料的基本构成1717模塑料有机硅模塑料（热固性）硅氧键能高，不易被紫外线分解，吸水率低，耐腐蚀。工艺：混炼（硅酮树脂与填料），添加固化剂与脱模剂混成料团或料粉，然后加工成型。模塑料有机硅模塑料（热固性）1818模塑料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模塑料低应力型模塑料1919模塑料主要生产厂家日本住友日东日立化成美国PlaskonHysol(Cookson)中国中科院化学所模塑料主要生产厂家2020外壳材料外壳材料2121外壳材料金属外壳材料金属封装的特点：散热好、气密性好、机械强度高。CuMoCuWWSteel and Stainless SteelKovar and 4J50外壳材料金属外壳材料2222外壳材料金属外壳材料金属2323外壳材料钨铜制备方法：粉末压制烧结；熔渗法；纳米超细混合粉法；外壳材料钨铜制备方法：2424外壳材料目前进展：梯度结构的钨铜复合材料；外壳材料目前进展：2525外壳材料玻璃外壳材料玻璃2626外壳材料金属基复合材料外壳材料金属基复合材料2727引线键合材料引线键合常用于芯片与载体（或基板）或引线框架之间的互连.常用的引线材料Au、Al、Cu（包括用于TAB）、AlSi(1%)丝.（需要退火处理）键合的模式球焊（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引线键合材料引线键合常用于芯片与载体（或基板）或引线框架2828引线键合材料引线键合材料2929引线键合材料金丝键合系统消费类电子产品中最常用的键合方式金丝：软掺杂的金丝Be，5-10ppm；Cu，30-100ppm金丝-铝键合区引线键合材料金丝键合系统3030引线键合材料Au-Al金属间化合物300C以上的使用环境，容易发现“紫斑”（AlAu2）；125C，可能产生一系列的金属间化合物。引线键合材料Au-Al金属间化合物3131引线键合材料Kirkendall效应异种金属之间的互扩散不同的扩散速度温度、结构、引线键合材料Kirkendall效应3232引线键合材料引线键合材料3333引线键合材料金丝与其他介面的键合Au-CuCu3Au，AuCu，Au3Cu：200-350CAu-Ag无金属间化合物产生Au-Au最好的键合高温应用引线键合材料金丝与其他介面的键合3434引线键合材料铝（硅铝）丝键合系统纯铝：太软；铝合金：Al-1%Si 或者Al-1%Mg 固溶强化。Al-Ag plated LFAl-Ni75um Al can be used for power devices.引线键合材料铝（硅铝）丝键合系统3535引线键合材料“白毛”Al+4Cl-Al(Cl)4-2AlCl4-+6H2O 2Al(OH)3+6H+8Cl-引线键合材料“白毛”3636引线键合材料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引线键合材料提高键合可靠性3737芯片粘结材料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.机械强度、化学性能稳定、导电、导热、热匹配、低固化温度、可操作性芯片粘结材料芯片粘接的基本概念3838芯片粘结材料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芯片粘结材料几种基本的芯片键合类型3939芯片粘结材料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共晶焊水平分类：导电、导热胶“导电胶”导热、电绝缘胶芯片粘结材料环氧树脂粘接技术4040芯片粘结材料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芯片粘结材料固化条件4141封装基板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、高纯度封装基板基板材料的性能4242封装基板氧化铝（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、棕色）瓷封装基板氧化铝（Al2O3）陶瓷4343封装基板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）;封装基板其它陶瓷基板材料4444封装基板与外壳材料其它陶瓷基板材料滑石和镁橄榄石用于厚膜电路低介电常数低强度低价玻璃、石英、蓝宝石封装基板与外壳材料其它陶瓷基板材料4545封装基板与外壳材料封装基板与外壳材料4646封装基板与外壳材料多层陶瓷基板材料HTCCHigh Temperature Co-fired Ceramic1500CMo-Mn or W as the metallizationLTCCLow Temperature Co-fired Ceramic 850-900CAg-Pd,Au,Ag or CuHigher wiring density封装基板与外壳材料多层陶瓷基板材料4747封装基板与外壳材料封装基板与外壳材料4848焊接材料软钎焊（450C）Sn-Pb 低温焊料硬钎焊焊接材料软钎焊（450C）4949焊接材料焊接材料5050焊接材料焊接材料5151焊接材料焊接材料5252焊接材料焊接材料5353