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电子封装材料及其应用优秀课件

发布时间:2026-02-05 03:38:58浏览次数:

  

电子封装材料及其应用优秀课件(图1)

  导体布线由金属化过程完成。基板金属化是为了把芯片安 装在基板上和使芯片与其他元器件相连接。为此,要求布线金 属具有低的电阻率和好的可焊性,而且与基板接合牢固。金属 化的方法有薄膜法和后膜法。

  Al是半导体集成电路中最常用的薄膜导体材料,其缺点是抗电子迁移能 力差。Cu导体是近年来多层布线中广泛应用的材料,Au,Ag,NiCrAu,Ti— Au,Ti—Pt—Au等是主要的薄膜导体。为降低成本,近年来采用Cr—Cu—Au, Cr—Cu—Cr,Cu—Fe—Cu,Ti—Cu—Ni—Au等做导体薄膜。

  树脂密封材料的组成为环氧树脂(基料树脂及固化剂)、填料 (二氧化硅)、固化促进剂、偶联剂(用于提高与填料间的润湿性 和粘结性)、阻燃剂、饶性赋予剂、着色剂、离子捕捉剂(腐蚀 性离子的固化)和脱模剂等。目前,国外80%~90%半导体器 件密封材料(日本几乎全部)为环氧树脂封装材料,具有广阔的 发展前景。

  传统金属基封装材料: Al:热导率高、密度低、成本低、易加工,应用最广 泛。但Al的热膨胀系数与Si等差异较大,器件常因较 大的热应力而失效,Cu也是如此。 W、Mo:热膨胀系数与Si相近,热导率较高,常用于 半导体Si片的支撑材料。但W、Mo与Si的浸润性差、 焊接性差。另外W、Mo、Cu的密度较大,不宜航空航 天使用;W、Mo成本高,不宜大量使用。

  聚酰亚胺封装:聚酰亚胺可耐350~450℃的高温、 绝 缘性好、介电性能优良、抗有机溶剂和潮气的浸湿等 优点,主要用于芯片的钝化层、应力缓冲和保护涂层、 层间介电材料、液晶取向膜等,特别用于柔性线金属基封装材料

  有机硅封装材料:硅橡胶具有较好的耐热老化、耐紫外线老化、绝 缘性能,主要应用在半导体芯片涂层和LED封装胶上。将复合硅树脂和 有机硅油混合, 在催化剂条件下发生加成反应, 得到无色透明的有机硅封 装材料。环氧树脂作为透镜材料时,耐老化性能明显不足,与内封装材料 界面不相容,使LED的寿命急剧降低。硅橡胶则表现出与内封装材料良好 的界面相容性和耐老化性能.

  封装基板主要包括三种类型: 1) 硬质 BT 树脂基板:硬质 BT 树脂基板主要由 BT 树脂( 双马来酰亚胺三嗪树脂)和玻纤布经反应性模压工艺而制成。 2)韧性 PI(聚酰亚胺) 薄膜基板:在线路微细化、轻量化、 薄型化、高散热性需求的驱动下,主要用于便携式电子产品的 高密度、多 I/O 数的 IC 封装。 3)共烧陶瓷多层基板:烧陶瓷基板包括高温共烧陶瓷基板( HTCC)和低温共烧基板(LTCC)。和 HTCC 相比, LTCC 基板的介 电常数较低, 适于高速电路;烧结温度低, 可使用导电率高的 导体材料;布线密度高,且可以在 LTCC 结构中埋置元器件。

  2)绝缘性好、 可靠性高 3)强度高, 热稳定性好 4)低热膨胀系数, 高热导率 5)气密性好,化学性能稳定 6)耐湿性好, 不易产生微裂现象 劣势: 成本较高,适用于高级微电子器件的封装 (航空航天及军事领域)

  Al2O3陶瓷基片由于原料丰富、强度、硬度高、绝缘性、化学稳定性、 与金 属附着性良好,是目前应用最成熟的陶瓷基封装材料。但是Al2O3热膨胀系数和 介电常数比Si高,热导率不够高,限制了其在高频,高功率,超大规模集成封装 领域的应用。

  电子器件和集成电路的密封材料主要是陶瓷和塑料。最早用 于封装的材料是陶瓷和金属,随着电路密度和功能的不断提高, 对封装技术提出了更多更高的要求,从过去的金属和陶瓷封装 为主转向塑料封装。至今,环氧树脂系密封材料占整个电路基 板密封材料的90%左右.

  环氧模塑料(EMC)具有优良的粘结性、优异的电绝缘性、强度高、 耐热性和耐化学腐蚀性好、吸水率低,成型工艺性好等特点。环氧塑封 料目前存在热导率不够高,介电常数、介电损耗过高等问题急需解决。 可通过添加无机填料来改善热导和介电性质。

  环氧树脂:具有优异的机械性能和化学稳定性,广泛应用于芯片封装 聚酰亚胺:具有优异的热稳定性和化学稳定性,适用于高密度封装 聚苯硫醚:具有优异的耐热性和耐化学性,适用于高温封装 聚碳酸酯:具有优异的机械性能和耐热性,适用于中低密度封装

  导电性:良好的导电性能,保证芯片的正常工作 绝缘性:良好的绝缘性能,防止芯片短路和漏电 热传导性:良好的热传导性能,保证芯片的散热效果 电磁屏蔽性:良好的电磁屏蔽性能,防止电磁干扰和辐射

  陶瓷基板:用于芯片封装,具有高热导率、低热膨胀系数等优点 陶瓷封装:用于芯片封装,具有高热导率、低热膨胀系数等优点 陶瓷基座:用于芯片封装,具有高热导率、低热膨胀系数等优点 陶瓷基片:用于芯片封装,具有高热导率、低热膨胀系数等优点

  •直标法:直接标出阻值,百分数表示误差,若电阻上未注偏差,则均为±20%。 •数码法:算法:XXXY=XXX*10Y。 X为2位:多用于E-24系列,精度为J(±5%);例:272,表示2.7KΏ。 X为3位:多用于E-24、E-96系列,精度为F(±1%);例:3323,表示332KΏ。 Y为字母:前两位指有效数代码,具体值查E-96乘数代码表,后一位指10的几次 幂代码,从E-96阻值代码表查找;用于E-96系列,精度为F、D。用于E-96系列。 例:02C=102*102=10.2KΏ。 •文字符号法:m(豪欧)、R(欧)、K(千欧)、M(兆欧) ,例:6R2J,表示 6.2Ώ,允许偏差±5%。 •色标法:紧靠电阻体一端头的色环为第一环,末环表示允许误差,倒数第二环 表示乘数。 •封装:贴片电阻:0201、0402、0603、0805、1206、1210、1812、2010、2512 等,前两位与j6国际后两位分别表示长与宽,单位为英寸。 直插电阻:AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.5、AXIAL-0.6、AXIAL-0.7、 AXIAL-0.8、AXIAL-0.9、AXIAL-1.0,数字表示焊盘中心距,单位为英寸。

  价格便宜,阻值范围宽 (从1ω-l0mω),具有良好的稳定性和高频特 性,电庇的变化对其阻值的影响很小,工作温度和极限电压都比 较高。温度系数和电压系数低. 缺点:承受的功率较小,一般是1/8-2w

  芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程,通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上,以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节,因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。

  引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线, 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来,以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。

  BGA(Ball Grid Array)封装技术是一种高集成度的封装形式,通过将芯片粘接在基板上,并在芯片 下方布设球状焊球实现电气连接。BGA封装技术具有高集成度、高可靠性和低成本的特点,广泛应用 于处理器、存储器和高速数字电路等领域。

  QFN(Quad Flat Non-leaded)封装技术是一种常见的无引脚封装形式,具有小型化、薄型化和低成本的特点 。它通过将芯片直接粘接在基板上,实现芯片与基板间的电气连接。QFN封装技术广泛应用于消费电子、通信和 汽车电子等领域。

  美国公司的实际应用证明,BGA即使不检测焊点 的质量,也比经过检测的QFP合格率高两个数量级

  BGA是目前高密度表面贴装技术的主要代表 美国康柏公司1991年率先在微机中的ASIC采用了255针脚 的PBGA,从而超过IBM公司,确保了世界第一的微机市场占 有份额。

  本诺于2011年5月通过Iso9001国际标准认证,并于2011年6月开始5S现场 管理的推行,2012年9月通过Iso14001环境体系认证。本公司产品品质与 即时的专业技术支持,得以帮助我们的客户减少问题,降低成本、提高效 率。通过许多国际知名企业如京东方、中芯国际电子、富士康的供应商评 估并成为认可的策略伙伴都是本诺品质认证中的重要里程碑。

  PPA:改性聚对苯二酰对苯二胺(PPA)塑料的热变形温度高达300℃以上,连续使用温度可达170℃,能满所需的短 期和长期的热性能。它可在宽广的温度范围内和高湿度环境中保持其优越的机械性特性—强度、硬度。具有很好的 反光性,以及耐化学腐蚀等特性。

  智能化与联网化 随着物联网技术的发展,LED封 装产品趋向于智能化和联网化, 实现远程控制、智能调节等功能 。

  LED封装技术需要不断进行创新,提高 光效、降低成本,以满足市场需求。

  航空航天设备封装案例:航空航天领域对设备的可靠性和稳定性要求极高,而微电子封装技术能够满 足这些要求。例如,在飞机发动机控制系统中、卫星导航系统中等,微电子封装技术发挥着重要作用 。它能够提高设备的可靠性和稳定性,降低成本,并促进小型化、集成化的发展趋势。

  具体而言,在飞机发动机控制系统中,微电子封装技术能够实现高精度和高可靠性的控制,从而提高 发动机的性能和安全性。在卫星导航系统中,微电子封装技术能够提高定位精度和信号质量,从而提 高导航的准确性和可靠性。

  医疗电子设备封装案例:医疗电子设备对精度和可靠性要求极高,而微电子封装技术能够满足这些要求。例如,在医疗影像 设备、心脏起搏器、血糖监测仪等中,微电子封装技术发挥着重要作用。它能够提高设备的性能和可靠性,降低成本,并促 进小型化、集成化的发展趋势。

  具体而言,在医疗影像设备中,微电子封装技术能够提高图像质量和设备性能,从而提高诊断的准确性和可靠性。在心脏起 搏器中,微电子封装技术能够实现高精度和高可靠性的起搏控制,从而提高患者的生命安全和生活质量。在血糖监测仪中, 微电子封装技术能够实现快速、准确的血糖监测,从而帮助患者及时了解自身血糖状况并进行有效控制。

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