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电子封装材料与工艺ppt课件ppt

发布时间:2026-04-29 13:37:36浏览次数:

  

电子封装材料与工艺ppt课件ppt(图1)

  1.C.A.哈珀[美]主编,贾松良等译,电子组装制造,科学出版社,北京,2004

  2.宣大荣编著,无铅焊接微焊接技术分析与工艺设计,电子工业出版社,北京,2008

  是由一个带有电极引线的玻璃或金属泡组成,电极引线通过玻璃引出并与模铸在一个塑料管座内的金属管脚相连接。

  在阴极和阳极间加入一个栅极(精细的金属丝网),控制电子从阴极到金属板(阳极)的流动方法,对电子从阴极向阳极流向产生巨大影响。在三电极的情况下可以使用一个真空管整流和放大微弱的无线信号,称为三极管。

  两种或两种以上的元素形成共价键可以形成半导体化合物,如镓和砷结合成的砷化镓。

  Si是最常用的半导体材料,90%的芯片由它制造。硅储量丰富且在高温下仍能保持良好的电性能。SiO2也具有IC制造的理想性能;

  GaAs可工作在较高工作频率,具有低热耗散、耐辐射、相邻元件之间漏电少,属于高性能用途半导体,但晶体生长和IC制造困难;

  一个集成电路芯片是把元器件连在一起的集合体,在一个单片半导体材料上制造出一个完整的电子电路;

  第一块IC的构思和建造为1958年TexasInstruments公司的JackKilby。将晶体管、二极管、电阻、电容等用“飞线年Fairchild公司的RobertNoyce将IC半导体元件在芯片内互连,消除了“飞线”。

  IC的复杂程度从1960年代的小规模集成(SSI)发展到中规模集成(MSI)、大规模集成(LSI)并发展到105元件的超大规模集成(VLSI)。

  精炼粗硅(制备化学纯多晶硅→加热到1415℃熔化→生长单晶硅→切割晶圆片)

  晶圆片厚度为0.5mm到0.75mm,采用0.152mm厚的金刚石涂层的不锈钢刀片。

  在410mm的晶锭上用0.17mm的线锯一次切出所有晶圆片,采用黄铜涂层的不锈钢丝。

  是一种图形化工艺,组成IC电路的元件通过光掩模和刻蚀转移到晶圆片上。类似照相过程,在玻璃的制成的光刻版上形成各种半导体层的图形,然后转移到硅晶圆片表面的光刻胶上。

  扩散或掺杂是把杂质原子注入纯硅的单晶内,使其转变成n-型或p-型半导体。

  把一个薄层的硅(厚度约25μm)沉积在原来的硅表面上,并使用扩散工艺中同样的掺杂剂进行掺杂,也属于p-n结制造技术。主要采用CVD技术。

  在芯片表面上电路元器件部件与键合焊盘之间沉积导电材料,形成互连引线,称为金属化工艺。

  铝是最常用的金属化材料,与Si和SiO2可以很好的粘附(低接触电阻),容易真空沉积(沸点低),导电率高,容易通过光刻工艺布图。

  问题:Al-Si共晶合金。解决办法:TiW阻挡层;将1%的Si加入Al中。

  在芯片金属化后,为防止铝互连电路受到水汽和污染的侵蚀,通过气相沉积在芯片电路上形成二氧化硅或氮化硅绝缘层或钝化层。

  芯片背面要有一层金膜,通过真空蒸发或溅射沉积,使芯片背面与芯片粘接区电接触。

  厚度小于0.25mm的芯片,采用金刚石刀具在晶圆片上划出细的切割线,再用剥离胶带使晶圆片断裂;

  铸造金属形式是通过把熔融的金属浇入需要的形状的模具内形成,没有金属变形发生。金属的性能取决于:

  铸造技术和工艺——特殊铸造工艺的使用,如半固态金属加工技术、金属注射成形技术制造Al/SiC和W/Cu

  交变载荷(疲劳)——允许的应力远远低于材料的抗拉强度,金属将在低于屈服强度和极限抗拉强度的应力水平下失效。

  持续载荷——长时间持续载荷导致低于屈服强度的蠕变和断裂发生,在高温下和室温下都有发生。

  铁元素含量大于或等于50%的合金被称为铁基合金。也包含铁含量低于50%但其性能要求和铁系合金很相似的合金。

  高磁导率合金(软磁合金)在合金内磁流密度变化引起的磁滞损失小,在强磁场作用后剩磁低,在高度磁化后并不保留明显的永久性磁性。

  铍具有综合的物理和力学性能,可作为满足热性能和电性能要求的电子封装材料。

  370℃产生氢脆,金属内的氧与氢气结合,不适合于钎焊场合,P脱氧Cu可制备无氧铜。

  含银铜——铜中加入少量银的高导铜。100%电导率,具有耐蠕变能力和高温抗软化能力,可在343℃进行充分退火。

  铑具有很高的反射率,低的表面电阻、高的硬度和耐腐蚀性,适合作为电接触表面和反射镜面。

  表面组装技术可开发更高级的电路板组件,在金属化的基板上将片式电阻、电容和半导体裸芯片互连,所有的元件和器件放置在印刷电路板表面上进行板级组装而不是插入电路板。

  合金熔化温度、合金力学性能、冶金相容性、环境相容性、特定基板上润湿能力、成分共晶还是非共晶

  由钎料合金粉末、钎剂和载体的均匀、动态稳定的混合物,在一系列软钎焊条件下形成冶金结合并适应自动化生产得到可靠和一致性的焊点。

  钎剂用来清洁合金粉末和待焊基底,来得到高可靠的金属连续性和形成良好的润湿性;

  物理形貌、稳定性和保存期、黏度、冷塌度、通过细针头的可滴涂性、粘附时间、曝露寿命、质量和一致性、与待焊表面相容性、熔融前的流动性、润湿性、焊珠、毛细现象、残留物的可清洁性、焊点外观、焊点孔洞

  确保待焊表面的“清洁”必须在软钎焊过程中一直保持,这种清洁过程称为助焊,使用的材料称为钎剂或助焊剂。

  钎剂可以配入焊膏或焊丝中,也可以作为独立的化学物质直接施加在元件和焊膏上。

  在基板上,通过膜技术制作金属化图形形成安装焊盘和电路布线,并用来键合和互连必要的有源器件和无源器件。

  基板是一个电路的基础,起着元器件安装平台的作用,必须与基板金属化工艺以及元器件与金属化布线附接工艺兼容。

  陶瓷本质是带有非常少自由电子的晶体,具有很高的电阻,热学和化学性能稳定,并具有很高的熔点,非常适用很多微电子系统。

  陶瓷常与金属结合在一起形成复合材料用于热管理。金属陶瓷(cermet)复合材料具有低的热膨胀系数和比陶瓷更高的热导率,韧性更好,更抗应力。

  热膨胀系数(TCE)——温度增加原子间距部对称引起的。金属和陶瓷在有意义的范围内显示一种线性的各向同性关系。

  击穿电压——陶瓷在正常情况下是好的绝缘体,但是在施加高的电位时,可产生足够的能量将电子从轨道中激发出去,同时又把其他电子从轨道中激发,产生雪崩效应,陶瓷的绝缘性被破坏,电流可以流动。

  局部功率耗散或环境温度高,陶瓷表面润湿的高湿度条件下,伴有表面污染时,击穿电压比本征值低很多。

  目前电子工业最常用的基板材料,在力、热、电性能上具有综合性能好的特点。原料丰富,价格低,适合用于不同形状。

  具有极高的热导率,比金属铝还高,热导率在300 ℃以上迅速降低,适用较低温度热沉;

  密排立方闪锌矿结构,在干燥气氛2050℃稳定。在1100 ℃水解,在高温下和石墨反应生成碳化铍;

  把AlN粉末合助烧剂CaO,Y2O3以及有机粘接剂混合,流延成需要的形状,然后致密化烧结,必须在干燥的还原气氛下烧结。

  采用化学气相沉积(CVD)生长。直接作为涂层沉积在难熔金属、氧化物、氮化物上,具有非常高的热导率,主要用于功率器件的封装。但其比热容较低,作为散热片与热沉材料一起工作效果较好。

  具有明显的各向异性,在热压的BN法线方向热导率很高,TCE很低,可作为基板材料使用。

  属于半导体,具有极高的热导率合很低的TCE,与硅的匹配好,比BeO合AlN便宜。

  Dymalloy合金:由金刚石和Cu20/Ag80合金构成的复合材料。6~50μm金刚石粉末在线%。