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陶瓷在封装材料中处于一个什么样的地位 [复制链接]

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封装技术是一种将芯片的焊区与封装的外引脚互联起来,并用绝缘的材料外壳打包起来的技术,用通俗的话来讲,就是一种将集成电路打包的技术。用我们最常见的内存条来举例,我们直观瞧见的体积和外观并非真正内存的大小和面貌,而是内存芯片经过打包(即封装)后的产品。

合格的封装能够对主体产品进行物理保护,标准规格化互连。电子封装材料伴随着电子技术的飞速发展,对小型化、高密度、高质量组装的要求越来越高;并且集成电路的集成度迅猛增加,芯片运行的发热量也急剧上升,封装材料若不能缓解这个问题,芯片的使用寿命下降是必然的。本文就常用的几种电子封装材料进行简要介绍:

合格的电子封装材料需要拥有的性能要求有哪些?

(1)低的热膨胀系数

(2)优异的导热性能

(3)良好的气密性,可抵御高温、高湿、腐蚀辐射等极端环境对电子器件的影响

(4)高强度和高刚度,可对内里芯片起到支撑保护作用

(5)良好的加工成型和焊接性能,以便加工成复杂形状

(6)在航空航天和其他便携式电子器件的应用中,电子封装材料应具有密度小的特性,以便减轻器件重量。

常见的几种电子封装材料有:

根据所用的材料来划分半导体器件封装形式有金属封装、陶瓷封装和塑料封装。

(1)金属封装:

金属封装是半导体器件封装的最原始形式,具有较高的机械强度、散热性能优良等特点,且气密性好,不受外界环境因素的影响;缺点是价格昂贵,外形灵活性小,不能满足半导体器件日益快速发展的需要。传统的金属封装材料有Cu、Al、Mo、W、Kovar、Invar以及W/Cu和Mo/Cu合金。

(2)塑料封装:

塑料封装的散热性、耐热性、密封性虽然逊于陶瓷封装和金属封装,但塑料封装具有低成本、薄型化、工艺较为简单、适合自动化生产等优点,它的应用范围极广,从一般的消费性电子产品到精密的超高速电脑中随处可见,也是目前微电子工业使用最多的封装方法。

塑料封装所使用的材料主要是热固性塑料,包括酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类,其中环氧树脂应用最为广泛,但气密性不好,对湿度敏感,例如潮湿环境下水汽会造成封装器件中的内部金属层被腐蚀破坏,并且塑料封装晶体管多数含铅,*性较大。

(3)陶瓷封装:

陶瓷是硬脆性材料,陶瓷封装属于气密性封装,是高可靠度需求的主要封装技术,主要材料包括氧化铝、氧化铍和氮化铝等。

当今的陶瓷技术已可将烧结的尺寸变化控制在0.1%的范围,可结合厚膜技术制成30-60层的多层连线传导结构,因此陶瓷也是作为制作多芯片组件(MCM)封装基板主要的材料之一。

优势:

①在各种IC元器件的封装中,陶瓷封装能提供IC芯片气密性的密封保护,使其具有优良的可靠度;

②陶瓷被用作IC芯片封装的材料,是因其在电、热、机械特性等方面极其稳定,耐蚀性好、机械强度高、热膨胀系数小和热导率高;而且它的特性可通过改变其化学成分和工艺的控制调整来实现,不仅可作为封装的封盖材料,它也是各种微电子产品重要的承载基板。

有关陶瓷基板材料在电子封装中应用的信息您可点击下文跳转至进行浏览:

《电子封装用陶瓷基板材料的种类介绍》

劣势:

①与塑料封装相比较,它的工艺温度较高,成本较高;

②工艺自动化与薄型化封装的能力逊于塑料封装;

③其具有较高的脆性,易致应力损害;

④在需要低介电常数与高连线密度的封装中,其必须与薄膜封装技术竞争

随着电子产品各方面性能要求的不断提高,陶瓷封装外壳在高可靠、大功率电子器件中有了很广泛的应用,芯片需要封装外壳在确保机械保护和密封可靠以外,有很好的与外界的导电、导热能力。这就要求陶瓷要能够与和不同的金属很好的封接,其中金属化工艺是关键的一道工艺过程。金属化是指在陶瓷上烧结或沉积一层金属,以便陶瓷和金属能高质量的封接在一起。金属化的好坏直接影响到封装的气密性和强度。

由于陶瓷封装行业的研发和生产具有较高的技术壁垒,实用产品价格相对比较高,因此其实际应用领域覆盖面还需考虑成本原因。

参考文献:《电子封装材料的研究现状及发展》——方明,王爱琴,谢敬佩,王文焱《年中国封装用陶瓷外壳行业现状分析报告目录》——中国市场调研在线CERADIR庐惜整理点分享点点赞点在看预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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