高硅铝电子封装材料及课堂报告总结
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第一章 高硅铝电子封装材料
1.1应用背景
由于集成电路的集成度迅猛增加，导致了芯片发热量急剧上升，使得芯片寿命下降。温度每升高10℃,GaAs或Si微波电路寿命就缩短为原来的3倍[1,2]。这都是由于在微电子集成电路以及大功率整流器件中，材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳所引起的失效，解决该问题的重要手段即是进行合理的封装。
所谓封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片、底板、外壳,同时还起着辅助散失电路工作中产生的热量的作用[1]。
用于封装的材料称为电子封装材料，作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求[3]:
①低的热膨胀系数,能与Si、GaAs芯片相匹配,以免工作时,两者热膨胀系数差异热应力而使芯片受损；
②导热性能好,能及时将半导体工作产生的大量热量散发出去,保护芯片不因温度过高而失效；
③气密性好,能抵御高温、高湿、腐蚀、辐射等有害环境对电子器件的影响；
④强度和刚度高,对芯片起到支撑和保护的作用；
⑤良好的加工成型和焊接性能,以便于加工成各种复杂的形状和封装；
⑥性能可靠,成本低廉；
⑦对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小,以减轻器件的重量。
1.2国内外研究现状
目前所用的电子封装材料的种类很多,常用材料包括陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等。国内外金属基电子封装材料和主要性能指标如表1-1。
表1-1 常用电子封装材料主要性能指标[1,4]
材料 密度（ρ）
g/cm3 导热率（K）
Watts/m·k 热膨胀系数
(CTE) ×106/K 比导热率
W·cm3/m·K·g
Si 2.3 135 4.1 5.8
GaAs 5.3 39 5.8 10.3
Al2O3 3.9 20 6.5 6.8
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电子封装材料及封装技术
作者：杨冉
来源：《中国科技博览》2016年第30期
[摘 要]微组装电路组件作为电子整机的核心部件，其工作可靠性对于电子整机来说非常关键。需要对微组装电路组件进行密封，以隔绝恶劣的外部工作环境，保证其稳定性和长期可靠性，以提高电子整机的可靠性。未来的封装技术涉及圆片级封装（WLP）技术、叠层封装和系统级封装等工艺技术。新型封装材料主要包括：低温共烧陶瓷材料（LTCC）、高导热率氮化铝陶瓷材料和AlSiC金属基复合材料等
[关键词]电子封装；新型材料；技术进展
中图分类号：TN305.94 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0005-01
随着现代电子信息技术的迅速发展，电子系统及设备向大规模集成化、小型化、高效率和高可靠性方向发展。电子封装正在与电子设计及制造一起，共同推动着信息化社会的发展[1]。由于电子器件和电子装置中元器件复杂性和密集性的日益提高，因此迫切需要研究和开发性能优异、可满足各种需求的新型电子封装材料。
国外通常把封装分为4级，即零级封装、一级封装、二级封装和三级封装：零级封装指芯片级的连接；一级封装指单芯片或多芯片组件或元件的封装；二级封装指印制电路板级的封装；三级封装指整机的组装。由于导线和导电带与芯片间键合焊接技术大量应用，一、二级封装技术之间的界限已经模糊了。国内基本上把相对应国外零级和一级的封装形式也称之为封装，一般在元器件研制和生产单位完成。把相对应国外二级和三级的封装形式称之为电子组装。
1 电子封装的内涵
电子封装工艺技术指将一个或多个芯片包封、连接成电路器件的制造工艺。其作为衔接芯片与系统的重要界面，也是器件电路的重要组成部分，已从早期的为芯片提供机械支撑、保护和电热连接功能，逐渐融入到芯片制造技术和系统集成技术之中，目前已经发展到新型的微电子封装工艺技术，推动着一代器件、电路并牵动着整机系统的小型化和整体性能水平的升级换代，电子封装工艺对器件性能水平的发挥起着至关重要的作用。
微电子封装的关键技术及应用前景论文
近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的應用。伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比，因此采用什么样的封装关键技术就显得尤为重要。
1.微电子封装的概述
1.1微电子封装的概念
微电子封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程【1】。
1.2微电子封装的目的
微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。
1.3微电子封装的技术领域
微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素。
2微电子封装领域中的关键技术
目前，在微电子封装领域中，所能够采用的工艺技术有多种。主要包括了栅阵列封装（BGA）、倒装芯片技术（FC）、芯片规模封装（CSP）、系统级封装（SIP）、三维（3D）封装等（以下用简称代替）【2】。下面对这些微电子封装关键技术进行一一介绍，具体如下：
2.1栅阵列封装
BGA是目前微电子封装的主流技术，应用范围大多以主板芯片组和CPU等大规模集成电路封装为主。BGA的特点在于引线长度比较短，但是引线与引线之间的间距比较大，可有效避免精细间距器件中经常会遇到的翘曲和共面度问题。相比其他封装方式，BGA的优势在于引线见巨大，可容纳更多I/0；可靠性高，焊点牢固，不会损伤引脚；有较好的点特性，频率特性好；能与贴装工艺和设备良好兼容等。
一、电子封装的功能及类型半导体微电子技术为现代科技、军事、国民经济和人们
的日常工作与生活开创了前所未有的发展基础和条件，一直保持着良好的发展势头，
半导体工业的年产值一般均以 10以上的速度逐年递增。电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生，伴随其发展而发展，最终发展成当今的封装行业。在电子技
术日新月异的变化潮流下，集成电路正向着超大规模、超高速、高密度、大功率、
高精度、多功能的方向迅速发展，因而对集成电路的封装也提出了愈来愈高的要求。
中国环氧树脂行业协会专家说，而集成电路封装技术的进步又极大地促进了集成电
路水平的提高，深刻地影响着集成电路前进的步伐。半导体芯片只是一个相对独立的个体，为完成它的电路功能，必须与其他芯片、外引线连接起来。由于现代电子
技术的发展，集成度迅猛增加，一个芯片上引出线高达千条以上，信号传输时间、
信号完整性成为十分重要的问题。集成度的增加使芯片上能量急剧增加，每个芯片
上每秒产生的热量高达 10J 以上，因而如何及时散热使电路在正常温度下工作，成
为一个重要问题。有些电路在恶劣的环境水汽、化学介质、辐射、振动下工作，这就需要对电路进行特殊的保护。由此可见要充分发挥半导体芯片的功能，对半导体
集成电路和器件的封装是必不可少的。电子封装的四大功能为：①为半导体芯片提
供信号的输入和输出通路；②提供热通路，散逸半导体芯片产生的热量；③接通半
导体芯片的电流通路；④提供机械支撑和环境保护。可以说，电子封装直接影响着
集成电路和器件的电、热、光、力学等性能，还影响其可靠性和成本。同时，电子封装对系统的小型化常起到非常关键的作用。中国环氧树脂行业协会专家认为，集
成电路和器件要求电子封装具有优良的电性能、热性能、力学性能和光性能，同时
还必须具有高的可靠性和低的成本。可以说，无论在军用电子元器件中，还是在民
用消费类电路中，电子封装都有着举足轻重的地位，概括起来即基础地位、先行地
位和制约地位。集成电路越发展越显示出电子封装的重要作用。一般说来，有一代整机，便有一代电路和一代电子封装。要发展微电子技术，要发展大规模集成电路，
