第３２卷第４期２０１０年７月南京工业大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）ｖ０１．３２Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ２０１０ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７６２７．２０１０．０４。０２２电子封装材料的研究现状及趋势汤涛，张旭，许仲梓（南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京２１０００９）摘要：电子信息产业高速发展，电子产品趋于小型化、便携化、多功能化．电子封装材料也随之迅速发展，已成为一种高新产业．介绍了电子封装材料的概念、作用和分类，分析总结了近年来国内外电子封装材料的生产研究现状，比较了陶瓷基、塑料基和金属基封装材料的特点，最后展望了电子封装材料的发展趋势．关键词：封装材料；陶瓷基；塑料基；金属基中图分类号：ＴＭ２８文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—７６２７（２０１０）０４－０１０５—０６ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｔｒｅｎｄｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓＴＡＮＧＴａｏ，ＺＨＡＮＧＸｕ，ＸＵＺｈｏｎｇ－ｚｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ－ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｓｗｅｌｌ，ｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓｔｅｎｄｅｄｔｏｓｍａｌｌｅｒ，ｐｏｒｔａｂｌｅ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ，ａｎｄｍｕｌｔｉ—ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｉｎ－ｔｒｏｄｕｃｆｉｏｎｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔ，ｒｏｌｅａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ；ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｅｒｅｏｖｅｒｔｈｅｐａｓｔｄｅｃａｄｅａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄａｎｄｍｅｔａｌ—ｍａｔｒｉｘｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｃｅｒａｍｉｃ—ｍａｔｒｉｘ，ｐｏｌｙｍｅｒ—ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐａｒｅｄ；ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓＷａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃｅｒａｍｉｃ—ｍａｔｒｉｘ；ｐｏｌｙｍｅｒ—ｍａｔｒｉｘ；ｍｅｔａｌ—ｍａｔｒｉｘ现代电子信息技术飞速发展，电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展．电子封装材料和技术使电子器件最终成为有功能的产品．现已研发出多种新型封装材料、技术和工艺．电子封装正在与电子设计和制造一起，共同推动着信息化社会的发展．近年来，封装材料的发展一直呈现快速增长的态势．据报道，２００３年，全球封装材料销售总额达到年，全球封装材料销售额达到１２０亿美元，年增长率达２０％．电子封装材料和技术将是未来几十年内经济发展新的重要增长点，具有重要意义．电子封装材料用于承载电子元器件及其连接线路，并具有良好的电绝缘性．封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用，对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用¨。２Ｊ．理想的电子封装材料必须满足以下基本要求旧－４ｊ：１）高热导率，低介电常数、低介电损耗，有较好的高频、高功率性能；２）热膨胀系数（ＣＴＥ）与Ｓｉ或ＧａＡｓ芯片匹配，避免芯片的热应力损坏；３）有足够的强度、刚度，对芯片起到支撑和保护的作用；７９亿美元，其中刚性封装基板２０亿美元，柔性基板和ＴＡＰＥ载带３．２亿美元，引线框架２６．２亿美元，金属引线１２．８亿美元，塑封料１２．５亿美元，贴片胶２．４亿美元，聚酰亚胺树脂０．９亿美元，液体环氧包封料０．７亿美元，液体底填料Ｏ．４亿美元．到２００８收稿日期：２０１０—０３—０３基金项目：江苏省高校自然科学研究基金资助项目（ＯｌＫＩＢ４３０００２）作者简介：汤涛（１９７３一），男，江苏建湖人，副教授，博士，主要研究方向为复合材料，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｎｈｕｍａｎ＠１６３．ｅｏｍ．万方数据南京工业大学学报（自然科学版）第３２卷４）成本尽可能低，满足大规模商业化应用的要求；５）密度尽可能小（主要指航空航天和移动通信设备），并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性．电子封装材料分类有多种，一般可以按照封装结构、形式、材料组成来进行分类．从封装结构分，电子封装材料主要包括基板、布线、层间介质和密封材料．基板一般分为刚性板和柔性板．柔性板电路具有轻、薄、可挠曲等特点，适用于便携式电子产品和无线通讯市场”Ｊ．基板金属化就是通过金属布线把芯片安装在基板上，布线要求具有较低的电阻率和良好的焊接性．层间介质分为有机（聚合物）和无机（Ｓｉ０２、Ｓｉ３Ｎ。和玻璃）２种，起着保护电路、隔离绝缘和防止信号失真等作用．环氧树脂系密封材料目前占整个电子密封材料的９０％左右．环氧树脂成本低、产量大、工艺简单，近年来发展迅速．从封装形式分，可分为气密封装和实体封装．气密封装是指封装腔体内在管芯周围有一定气氛的空间并与外界相隔离；实体封装则指管芯周围与封装腔体形成整个实体心’６］．从材料组成分，可分为金属基、塑料基和陶瓷基封装材料．电子封装材料研究现状１．１陶瓷基封装材料陶瓷基封装材料是一种常用的电子封装材料，相对于塑料基和金属基，其优势在于¨。１１。：１）低介电常数，高频性能好；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．微电子技术要求器件封装具有密集、轻薄、快速、成本低和散热快的特点．陶瓷封装基本上能满足以上要求，只是成本较高，适用于高级微电子器件的封装，如航空航天和军事工程的高可靠、高频、耐高温、气密性强的封装．电子封装陶瓷基片在移动通信、家用电器、汽车等领域也有着广泛应用旧Ｊ．流延工艺诞生于１９６１年，在混合集成电路（ＨＩＣ）和多芯片模件（ＭＣＭ）陶瓷封装上有着广泛应用…．美国、日本等国相继开发出多层陶瓷基片，使其成为一种广泛应用的高技术陶瓷．目前已投入使用的陶瓷基片材料有ＡＩ，０，、Ａ１Ｎ、ＢｅＯ、ＳｉＣ和莫来石等．万方数据１．１．１Ａ１２０３灿：Ｏ，陶瓷基片综合性能较好，目前应用最成熟．ＡＩ：０，原料丰富、价格低，强度、硬度高，耐热冲击，绝缘性、化学稳定性、与金属附着性良好．ＡＩ：０，基片占陶瓷基片总量的９０％，已成为电子工业不可或缺的材料．增加基片中ＡＩ：０，的含量，可以提高其综合性能，但所需的烧结温度也升高，制造成本相应提高．在Ａｌ：Ｏ，中掺入Ａｇ、Ａｇ—Ｐｄ等金属导体或低熔玻璃，既可以降低烧结温度又可以减小介电常数．但是Ａ１２０，陶瓷基片的热膨胀系数（７．２×１０面Ｋ。１）和介电常数（９．７）比单晶ｓｉ高，热导率（１７Ｗ／（ｍ·Ｋ））却不够高，限制了在高频、高功率、超大规模集成电路中的应用．Ｌａｒｓｏｎ等旧１利用金刚石涂层改善了ＡＩ：０，陶瓷基片的热性能．先采用等离子体ＣＶＤ技术在ＡＩ：Ｏ，陶瓷基片上沉积出一层含有金刚石相和ＳｉＯ：的复相薄膜，反应气体为含Ｃ、Ｈ、Ｓｉ、０元素的混合气体；再采用该技术在复相薄膜上进一步沉积出金刚石涂层．结果表明，有金刚石涂层的Ａｌ：Ｏ，陶瓷基片的热导率明显提高，其温度梯度比相同条件下的普通ＡＩ，０，陶瓷基片约减少５０％．１．１．２ＡｌＮＡ１Ｎ陶瓷具有优异的电性能和热性能，最具发展前景．与Ａ１：０，相比，ＡＩＮ热导率更高，与ｓｉ的热膨胀系数更匹配，介电常数更低，适用于高功率、多引线和大尺寸芯片；Ａ１Ｎ硬度高，在恶劣环境下正常工作；Ａ１Ｎ可以制成很薄的衬底，满足多种封装基片的需要¨”“Ｊ．ＡＩＮ陶瓷的研究重点在于降低烧结温度和提高热导率．Ｌｉａｎｇ等旧１添加ＣａＦ２和ＹＦ３助烧剂，在１７５０ｏＣ，Ｎ：气氛下烧结制得的Ａ１Ｎ陶瓷的热导率为１８０Ｗ／（ｍ·Ｋ）．Ｌｉ等¨ｕ不添加助烧剂，在５．０ＧＰａ、ｌ３００℃下热压烧结５０ｍｉｎ制得的ＡＩＮ陶瓷的相对密度达到９６．３％．因此，为了获得高纯度、高致密的ＡＩＮ陶瓷烧结体，必须要求原料氧含量较低、粒度较小，在ｌ６００℃以上和Ｎ：气氛下烧结，采用热压烧结更佳．通常还需添加ＣａＯ、Ｙ：Ｏ，等助烧剂，既可以形成液相，促进致密化，提高强度，又可以降低ＡＩＮ晶格中的氧含量，提高热导率．Ｎ：气氛进一步降低氧含量，提高纯度．但是，ＡＩＮ陶瓷的制备工艺复杂、成本高，尚未进行大规模的生产和应用．近年来我国在ＡＩＮ陶瓷基片研究上进展较快，现已开发出ＦＰ１６和ＬＣＣ６４第４期汤涛等：电子封装材料的研究现状及趋势的多层陶瓷封装产品，高温共烧多层陶瓷基片的性能指标如下：热导率１５０～２００Ｗ／（ｍ·Ｋ）；抗弯强度＞３００ＮＰａ；层数７—１０；方阻＜５０ｍ１］／口；翘曲度＜４／５ｌａ．ｍ／ｍｍ［１０’１２｜．１．１．３ＢｅＯＢｅＯ具有压电性质、光化学性能、高强度、低介电常数、低介电损耗、封装工艺适应性强等特点．研究重点是各种杂质掺杂对其性能的影响．纯ＢｅＯ陶瓷的烧结温度达ｌ９００℃以上，常采用Ａ１２０３和ｂｌｇＯ等助烧剂降低其烧结温度．ＢｅＯ陶瓷基片具有极高的热导率，与金属接近，又是一种良好的绝缘材料．纯度大于９９％、相对密度达９９％的ＢｅＯ陶瓷的室温热导率高达３５０Ｗ／（ｍ·Ｋ）．ＢｅＯ毒性大，生产时需采取防护措施，并需要很高的加工温度，这使得ＢｅＯ基板成本很高并且会污染环境，限制了生产和应用．目前，ＢｅＯ基板主要应用于高频、高功率电子器件的散热装置、航空航天设备等．经金属涂层的ＢｅＯ板材已用于飞机驱动装置的控制系统和汽车点火装置中．美国太平洋微电子公司选用低成本的粗颗粒ＢｅＯ陶瓷，制备了价格适中、性能良好的ＢｅＯ陶瓷基片【９—３１．１．１．４ＳｉＣＳｉＣ陶瓷的热导率很高，室温下为１００—Ｗ／（ｉｎ·Ｋ），热膨胀系数较低，与ｓｉ较接近，电绝缘性能良好，强度高．ＳｉＣ陶瓷烧结困难，需添加少量的Ｂ或Ａｌ的氧化物作为助烧剂来提高致密度．研究表明，Ｂｅ、Ｂ、ｍ及其化合物都是有效添加剂，可制备出致密度达９８％以上的ＳｉＣ陶瓷．但是ＳｉＣ的介电常数太高，而且介电强度低，限制了高频应用，仅适用于低密度封装”’６．１卜”Ｊ．１．１．５莫来石莫来石是Ａ１：Ｏ，一ＳｉＯ：二元系中常压下唯一稳定存在的二元化合物，化学式为３Ａ１：Ｏ，·２ＳｉＯ：，天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成．莫来石的强度和热导率比ＡＩ：Ｏ，低，介电常数和热膨胀系数较低，硬度大，热稳定性、化学稳定性好，作为Ａ１：Ｏ，的替代材料进行过广泛的开发．为了同时降低莫来石的介电常数和热膨胀系数，可以添加Ｍｇｏ，减小基板的弯曲变形及应力”曲Ｊ．１．１．６多层共烧陶瓷多层共烧陶瓷基板是由单片陶瓷基板经过叠层、热压、排胶、烧结等工艺制成．因层数较多，布线密度较高，互连线长度较短，故组装密度和信号传输万方数据速度均有提高．它可以满足电子系统小型化、高可靠、高效率、高功率的要求，因而获得了广泛的应用．多层共烧陶瓷分为高温共烧和低温共烧．高温共烧主要用于Ａｌ：Ｏ扑Ａ１Ｎ等烧结温度较高的材料，一般温度在ｌ６５０～１８５０℃，采用Ｗ、Ｎｏ、Ｍｎ等难熔金属为导线材料．高温共烧的优点是：强度较高、热导率较高、布线密度较高，化学性能稳定．高温共烧陶瓷（ＨＴＣＣ）电路互连基板中，Ｗ、Ｍｏ的电阻率较高，电路损耗较大．随着超大规模集成电路的应用频率和电路速度提升，电子设备的小型化等趋势对高密度封装提出更高要求，低温共烧陶瓷（ＬＴＣＣ）应运而生．ＬＴＣＣ主要分为３类：微晶玻璃系、玻璃一陶瓷系和非玻璃系．ＬＴＣＣ主要采用烧结温度在８００—９００℃的材料与有机黏合剂按一定比例混合，通过流延工艺制备生瓷带，在生瓷带上冲孑Ｌ，通孔金属化形成层间的电连接，印刷导体图案，经过叠片、热压、排胶工艺，最后在９８０℃以下低温烧结，制得多层布线基板．ＬＴＣＣ基板与ＨＴＣＣ基板的不同在于陶瓷粉体配料和金属化材料不同．ＬＴＣＣ烧结更容易控制，尺寸精度更高，工艺成本较低，可与ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ：Ｐｄ和Ａｕ等共烧，其介电常数低（６．５—７．２，ｌＭＨｚ）、介电损耗小、热膨胀系数小［（５．３～５．６）×１０。６Ｋ。１］、抗弯强度大（２５０ＭＰａ）、高频性能优异，成为高频应用的理想材料．目前，ＬＴＣＣ已日臻完善，在军事、航空航天、汽车、电子、医疗等领域广泛应用．ＬＴＣＣ引领电子陶瓷封装的未来∞曲’１１．２塑料基封装材料塑料基封装材料成本低、工艺简单，在电子封装材料中用量最大、发展最快．它是实现电子产品小型化、轻量化和低成本的一类重要封装材料．塑料基封装材料曾经存在致密性不够、离子含量高、耐温性不够等可靠性问题，随原料性能的提高和配方的完善，这些问题被逐渐解决．目前，需要解决的问题是塑料基封装材料的热膨胀系数与硅晶片不匹配．理想的塑料基封装材料应具有以下性能¨５｜：１）材料纯度高，离子型杂质极少；２）与器件及引线框架的粘附性好；３）吸水性、透湿率低；４）内部应力和成形收缩率小；５）热膨胀系数小，热导率高；６）成形、硬化快，脱模性好；７）流动性、充填性好，飞边少；８）阻燃性好．塑料基封装材料多为热固性塑料，主要包括环氧类、酚醛类、聚酯类和有机硅类（硅酮塑料）．常见４９０南京工业大学学报（自然科学版）第３２卷的有环氧模翅料、硅橡胶和聚酰亚胺等．环氧模塑料（ＥＭＣ）是由酚醛环氧树脂、苯酚树脂和填料（ＳｉＯ：）、脱模剂、固化剂、染料等组成，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，以ＥＭＣ为主的塑料封装占到封装行业的９０％以上．据报道，将负热膨胀材料ＺｒＷ：Ｏ。粉体按一定比例与Ｅ一５ｌ环氧树脂混合，通过超声波处理，可以使ＺｒＷ：Ｏ。粉体均匀分散在环氧树脂基体中．随着ＺｒＷ：０。质量分数增加，封装材料的热膨胀系数降低，玻璃化温度升高，拉伸、弯曲强度提高¨引．Ｒｉｍ·ｄｕｓｉｔ等［１６］研发了三元氧氮杂萘、环氧树脂、酚醛树脂低黏度聚合物封装材料，具有较好的可靠性和加工性，玻璃化转变温度为１７０℃，３５０℃时热质量损失５％，氧氮杂萘提高了三元系统的热稳定性和力学性能．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．据报道，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，可用于大功率白光ＬＥＤ上，透光率达到９８％，白光ＬＥＤ的光通量可达４２．６５ｌｍ，取得了较好的应用效果¨７１．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．目前，高折光指数的硅橡胶材料已成为国外生产有机硅产品的大公司的研发和销售热点¨引．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，在半导体及微电子工业上得到了广泛的应用．聚酰亚胺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，特别用于柔性线路板的基材．通过分子设计可以进行材料改性，如提高粘附性，可以引入羟基或环氧基团提高柔韧性、降低固化应力，可以引入硅氧键等．目前，在芯片布线光刻领域应用的光敏聚酰亚胺，国内只处于研发阶段，市场上的产品主要来源于日本¨引．１．３金属基封装材料金属基封装材料较早应用到电子封装中，因其热导率和强度较高、加工性能较好，至今仍在研究、开发和推广．但是传统金属基封装材料的热膨胀系数不匹配，密度大等缺点妨碍其广泛应用．万方数据Ａｌ的热导率高、密度低、成本低、易加工，应用最广泛．但Ａｌ的热膨胀系数与ｓｉ或ＧａＡｓ差异较大，器件常因较大的热应力而失效，Ｃｕ也是如此．Ｉｎｖａｒ（因瓦）和Ｋｏｖａｒ（柯瓦）合金的热膨胀系数很低，焊接性良好，但电阻很大，热导率较低，仅用于小功率器件的散热和连接．Ｗ、Ｍｏ的热膨胀系数与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，需要在其表面涂覆Ａｇ基合金或Ｎｉ，增加了工艺，提高了成本，降低了可靠性．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¨９｜．传统金属基封装材料已不能满足要求，所以新型金属基封装材料要具有合适的热膨胀系数、轻质高强、高导热性能．目前研究重点为Ｓｉ／ＡＩ合金、ＳｉＣ／Ａ１合金、Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料、Ｃｕ／ＺｒＷ２０８（ＴｉＮｉ）负热膨胀材料等．１．３．１Ｓｉ／Ａ１合金近年来，国外利用喷射成形技术制备出Ｓｉ质量分数为７０％的ｓｉ：Ａｌ合金，其热膨胀系数为（６—８）×１０山Ｋ～，热导率大于１００Ｗ／（ｍ·Ｋ），密度为２．４—２．５ｇ／ｃｍ３，可用于微波线路、光电转换器和集成线路的封装等‘肌２１｜．国内学者［１２’１引也在Ｓｉ：ＡＩ（含硅量５０％～７０％）合金制备上取得了突破．喷射成形实验选用环孔式喷嘴，工艺参数为：Ｎ：雾化气体；雾化压力为０．８ＭＰａ；沉积距离为６００ｍｍ；导流管直径为４．０ｍｍ．喷射成形Ｓｉ，Ａｌ合金是一个综合性能满足先进电子封装要求的材料体系．其性能特点有：１）均匀性好、各向同性、低热膨胀系数、低密度、高热导率；２）加工性能和封装工艺性能良好；３）环境友好，易于循环使用．它将广泛用于军事、通信、航空航天等领域所需的新型封装或散热材料旧２。．Ｃｈｉｅｎ等［２３３研究了ｓｉ。尺寸和含量对Ａ１／Ｓｉ。合金的性能影响．Ｓｉ颗粒在４０一１３０ＭＰａ下成型，１０００ｏＣ烧结７ｈ，获得６０％一７０％的Ｓｉ。，然后在７５０℃、７５ＭＰａ下，压渗Ａｌ—ｓｉ合金制得Ａ１／Ｓｉ。．研究发现，提高ｓｉ。含量，可降低热膨胀系数和合金密度，但增加了气孔率，降低了热导率和抗弯强度．Ｓｉ。含量相同时，Ｓｉ颗粒较大的合金的热导率和热膨胀系数较高，ｓｉ颗粒较小的合金的抗弯强度较高．ＡＩ／Ｓｉ。合金应用前景广阔．１．３．２Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料Ｃ纤维的纵向热导率高（１０００Ｗ／（ｍ·Ｋ）），热第４期汤涛等：电子封装材料的研究现状及趋势膨胀系数很小（一１．６×１０“Ｋ一），因此Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料具有优异的热性能．Ｃ纤维连续分布的铜基封装材料，其热导率受Ｃ纤维含量的影响，而且呈各向异性．Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料纵向和横向的热导率差别很大，其热膨胀系数也在纵向和横向存在显著差别．Ｌｉｕ等Ⅲ１采用粉末冶金法制备了Ｃｕ／Ｃ短纤维封装材料，其热性能呈各向同性，ｃ纤维体积分数为１３．８％、１７．９％、２３．２％时，对应的热导率（Ｗ／（１１１·Ｋ））分别为２４８．５、１９３．２、１５７．４，热膨胀系数（１×１０。６Ｋ“）分别为１３．９、１２、１０．８．此外，以Ｃ纤维组成的三维网络多孔体为预制体，采用氩气辅助压力熔渗Ｃｕ的方法制备出热性能各向同性的Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料，其中Ｃｕ／７２％Ｃ（体积分数）的热膨胀系数为（４～６．５）×１０。６Ｋ一，热导率大于２６０Ｗ／（ｍ·Ｋ）．Ｃｕ与Ｃ的润湿性差，固态和液态时的溶解度小，且不发生化学反应．因此，Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料的界面结合是以机械结合为主的物理结合，界面结合较弱，其横向剪切强度仅为３０ＭＰａ．所以，Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料制备过程中需要首先解决两组元之间的相溶性问题，以实现界面的良好结合．此外，Ｃ纤维的价格昂贵，而且Ｃｕ／Ｃ纤维封装材料还存在热膨胀滞后的问题。巩２５Ｉ．２陶瓷基、塑料基和金属基封装材料比较陶瓷基、塑料基和金属基封装材料性能比较见表ｌ【ｌ。２ｒ－６］．由表１可见，塑料基封装材料的密度较小，介电性能较好，热导率不高，热膨胀系数不匹配，但成本较低，可满足一般的封装技术要求；金属基封装材料的热导率较高，但热膨胀系数不匹配，成本较高；陶瓷基封装材料的密度较小，热导率较高，热膨胀系数匹配，是一种综合性能较好的封装方式．表１典型电子封装材料的性能比较Ｔａｂｌｅ１Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｙｐｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ３电子封装材料的发展趋势未来数十年内，微电子封装产业将更加迅猛发氧模塑料将走俏市场，有机硅类或聚酰亚胺类很有发展前景．在军事、航空航天和高端民用电子器件等领域，陶瓷基封装材料将向多层化方向发展，低温共烧陶瓷具有广阔的前景．多层陶瓷封装的发展重点是可靠性好，柔性大、成本低．高导热、高密封的Ａ１Ｎ发展潜力巨大，应在添加物的选择与加入量、烧结温度、粉料粒度、氧含量控制等关键技术上重点突破．未来的金属基封装材料将朝着高性能、低成本、低密度和集成化的方向发展．轻质、高导热和ＣＴＥ匹配的Ｓｉ／ＡＩ、ＳｉＣ／ＡＩ合金将有很好的前景．随着微电子封装技术朝多芯片组件（ＭＣＭ）和展，将成为一个高技术、高效益、具有重要地位的工业领域，发展前景十分广阔．在未来相当长时间内，电子封装材料仍以塑料基为主．发展方向为ｍＪ：１）超大规模集成化、微型化、高性能化和低成本化；２）满足ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＭＣＭ等先进新型封装形式的新型环氧模塑料；３）无卤、锑元素，绿色环保，适用于无铅焊料工艺的高温２６０℃回流焊要求；４）开发高纯度、低黏度、多官能团、低吸水率，低应力、耐热性好的环氧树脂．新型环万方数据１１０南京工业大学学报（自然科学版）第３２卷表面贴装技术（ＳＥＴ）发展，传统封装材料已不能满足高密度封装要求，必须发展新型复合材料，电子封装材料将向多相复合化方向发展．参考文献：【１］ＨａｒｐｅｒｃＡ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓｈａｎｄｂｏｏｋ（３“ｅ－ｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｃＧｒａｗ—Ｈｉｌｌ，２００５．［２］周良知．微电子器件封装一封装材料与封装技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００６．［３］ＣａｒｌＺ．Ｍｅｔａｌ－ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇ［Ｊ］．ＪＯＭ，１９９２，４４（７）：１５—２３．［４］Ｃａｒｌｚ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｍｉｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇ［Ｊ］．ＪＯＭ，１９９８，５０（６）：４７—５１．［５］陈军君，傅岳鹏，田民波．微电子封装材料的最新进展［Ｊ］．半导体技术，２００８，３３（３）：１８５—１８９．ＣｈｅｎＪｕｎｊｕｎ，ＦｕＹｕｅｐｅｎｇ，ＴｉａｎＭｉｎｇｈｏ．Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏ－ｇＹ。２００８，３３（３）：１８５—１８９．［６］田民波．电子封装工程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３．［７］ＨｅｄｓｏｎｔＬ．Ａ１Ｎ吼ｅｐｓｕｐｔａｋｅｓｔｈｅｈｅａｔａｎｄｄｅｌｉｖｅｒｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｉｅＰａｃｋａｇｉｎｇ＆Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，１９９５，３５（７）：２６－３０．［８］ＬｉａｎｇＱ，ＺｈｏｕＨＰ，ＦｕＲＬ，ｅｔａ１．ＴｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＡｌＮｃｅｒａｍｉｃｓｓｉｎｔｅｒｅｄｗｉｔｈＣａＦ２ａｎｄＹＦ“Ｊ］．ＣｅｒａｍＩｎｔ，２００３，２９：８９３—８９７．［９］［，ａｒｓｏｎＳＥ，ＳｌａｂｙＪ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇ＇∞ｕｎｄｅｒｓｔｅａｄｙｓｔａｌｅａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｇｒＥｌｅｃｔｒｏｎＳｙｓｔＳｅｃｔｏｒ，２００４（２）：６４８—６５３．［１０］ＶａｃｄＫ，ＦｌｏｒｋｅｙＪ，ＡｋｂａｒＳＡ，ｅｔａ１．Ａｎａｄｄｉｔｉｖｅｍｉｃｒｏ—ｍｏｌｄｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｉｃｍ—ｍａｃｈｉｎｅｄｃｅｒａｍｉｃｓｕｂ－ｓｔｒａｔｅｓｆｏｒＲＦａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓ—ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ，２００４。３０（１３）：５１４—５２１．［１Ｉ］“ｘＬ，ＭａＨＡ，ＺｕｏＧＨ，ｅｔａ１．Ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｏｆｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙａｌｕｍｉｎｉｕｍｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｔｉｖｅｓａｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＳｅｉＭａｔｅｒ，２００７，５６（１２）：１０１５—１０１８．［１２］张兆生，卢振亚，陈志武．电子封装用陶瓷基片材料的研究进展［Ｊ］．材料导报，２００８，２２（１１）：１６—２０．ＺｈａｎｇＺａｎｓｈｅｎｇ，ＬｕＺｈｅｎｇｙａ，ＣｈｅｎＺｈｉｗｕ．Ｃｅｒａｍｉｃｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＧｕｉｄｅ，２００８，２２（１１）：１６—２０．［１３］ＧｏｒｂｕｎｏｖａＭＡ。ＳｈｅｉｎＩＲ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｅｒｙｌｌｉｕｍｏｘｉｄｅｗｉｔｈ３ｄｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓｆｒｏｍｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａ—ｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＢ：ＣｏｎｄｅｎｓｅｄＭａｔｔｅｒ，２００７（１）：４７—５２．［１４］周琪．低温共烧陶瓷技术发展现状及趋势［Ｊ］．中国电子学术期刊，２００９（４）：２５—２６．ＺｈｏｕＱｉ．ＬＴＣＣｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｒｅｎｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＪｏｕｒｎａｌ，２００９（４）：２５—２６．万方数据［１５］徐桂芳，程晓农，徐伟，等．环氧树脂／ＺｒＷ２０。封装材料的制备及其性能［Ｊ］．江苏大学学报。２００８，２５（３）：２２３—２２６．ＸｕＧｕｆｆａｎｇ，ＣｈｅｎｇＸｉａｎｎｏｎｇ，ＸｕＷｅｉ，ｅｔａ１．Ｅｐｏｘｙ／ＺｒＷ２０８ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８，２５（３）：２２３－２２６．［１６］ＲｉｍｄｕｓｉｔＳ．ＩｓｈｉｄａＨ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｃｌａｓｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｂａｓｅｄｔｅｒｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｓｏｆｂｅｎｓｏｘａｚｉｎｅ。ｅｐ—ｏｘｙ，ａｎｄｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２０００，４１：７９４１—７９４９．［１７］吴启保，青双桂，熊陶，等．封装用有机硅材料的制备及性能研究［Ｊ］．广东化工，２００９，３６（２）：２３—２６．ＷｕＱｉｂａｏ，ＱｉｎｇＳｈｕａｎｇｇｕｉ，ＸｉｏｎｇＴａｎ，ｅｔａ１．Ｐａｃｋａｇｉｎｇｓｉｌｉｃｏｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＧｕａｎｇｄｏｎｇＣｈｅｍｉｃａｌ，２００９，３６（２）：２３—２６．［１８］黄文迎．电子封装材料性能的提升［Ｊ］．应用科技，２００８，２２（１６）：１５—２０．ＨｕａｎｇＷｅｎｙｉｎｇ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａ—ｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２２（１６）：１５—２０．［１９］蔡辉，王亚平。宋晓平，等．铜基封装材料的研究进展［Ｊ］．材料导报，２００９，２３（８）：２４—３０．ＣａｉＨｕｉ，ＷａｎｇＹａｐｉｎｇ．ＳｏｎｇＸｉａｏｐｉｎｇ。ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ０ｆｃｏｐｐｅｒ．ｍａｔｒｉｘｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＧｕｉｄｅ，２００９，２３（８）：２４—３０．［２０］ＪａｃｏｂｓｏｎＭ。ＳａｎｇｈａＳＰＳ．Ｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｌｉｇｈｔ·ｗｅｉｇｈｔｍｉｃｒｏｗａｖｅｐａｃｋａｇｉｎｇ［Ｊ］．ＭｉｃｒｃｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓＩｎｔ，１９９８，１５（３）：４７—５２．［２１］ｓａＩＩ曲ａＳＰＳ．Ｎｏｖｅｌａｌｕｍｉｎｕｍｓｉｌｉｃｏｎａｌｌｏｙｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｐａｃｋ—ａｇｉ“ｇ［Ｊ］．ＪｏｕｍａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｄｕｃａｔｉｏｎ，１９９７（１１）：１９５—２００．［２２］ＰｈｉｌｉｐＭＦ．ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｏｆＣＶＤｄｉａｍｏｎｄ：ａｓｔｕｄｙｆｏｒＧａＡｓ／ＣＶＤｄｉａｍｏｎｄｐｌａｓｔｉｃｐａｃｋ－ａｇｅｓ［Ｊ］．ＭｉｅｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，２００２，４２：２３３－２５２．［２３］ＣｈｉｅｎＣＷ，ＬｅｅＳＬ，／．ｉｎＪＣ，ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳｉｓｉｚｅａｎｄｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＩ／Ｓｉｐｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００２．５２：３３４—３４１．［２４］ＬｉｕＬｅｉ。ＴａｎｇＹｉｐｉｎｇ，ＬｉｕＨｅｚｈｏｕ，ｅｔａ１．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒ－ｔｉｅｓｏｆｓｈｏｒｔｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｐｐｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＪＭａｔｅｒＳｃｉ，２００８，４３（３）：９７４．［２５］ＰａｎＭＹ，ＧｕｐｔａＭ，ＴａｙＫ。ｅｔａ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂｕｌｋｎａｎｏ—ｓｔｒｕｃ—ｔｕｒｅｄｃｏｐｐｅｒｗｉｔｈｓｕｐｅｒｉｏｒ量Ｉａｒｄｎ哪ｆｏｒｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｔｅｒｉａｌｉｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇ［Ｊ］．ＭｉｅｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，２００６，４６：７６３—７６７．［２６］杨艳，尹立孟，冼健威，等．绿色电子制造及绿色电子封装材料［Ｊ］．电子工艺技术，２００８，２９（５）：２５６—２３１．ＹａｎｇＹａｎ，ＹｉｎＬｉｍｅｎｇ，ＸｉＪｉａｎｗｅｉ，ｅｔａ１．Ｇｒｅｅｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８。２９（５）：２５６－２３１．电子封装材料的研究现状及趋势
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
汤涛， 张旭， 许仲梓， TANG Tao， ZHANG Xu， XU Zhong-zi南京工业大学,材料科学与工程学院,江苏,南京,210009
南京工业大学学报（自然科学版）
JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)2010,32(4)
1.Rimdusit S;Ishida H Development of new class of electronic packaging materials based on ternarysystems of benzoxazine,epoxy,and phenolic resins 2000
2.徐桂芳;程晓农;徐伟 环氧树脂/ZrW2 O8 封装材料的制备及其性能[期刊论文]-江苏大学学报 2008(03)3.周琪 低温共烧陶瓷技术发展现状及趋势[期刊论文]-中国电子学术期刊 2009(04)
4.Gorbunova M A;Shein I R Electronic and magnetic properties of beryllium oxide with 3d impuritiesfrom first principles calculations 2007(01)
5.张兆生;卢振亚;陈志武 电子封装用陶瓷基片材料的研究进展[期刊论文]-材料导报 2008(11)6.周良知 微电子器件封装-封装材料与封装技术 2006
7.Liu Lei;Tang Yiping;Liu Hezhou Fabrication and properties of short carbon fibers reinforced coppermatrix composites 2008(03)
8.Chien C W;Lee S L;Lin J C Effects of Si size and volume fraction on properties of Al/Sipcomposites 2002
9.Philip M F The processing technology and electronic packaging of CVD diamond:a case study forGaAs/CVD diamond plastic packages 2002
10.Li X L;Ma H A;Zuo G H Low temperature sintering of high density aluminium nitride ceramicswithout additives at high pressure 2007(12)
11.Vaed K;Florkey J;Akbar S A An additive micro-molding approach for the development of micro-machined ceramic substrates for RF applications 2004(13)
12.Sangha S P S Novel aluminum silicon alloys for electronics packaging 1997(11)
13.Jacobson M;Sangha S P S Future trends in materials for lightweight microwave packaging 1998(03)14.蔡辉;王亚平;宋晓平 铜基封装材料的研究进展[期刊论文]-材料导报 2009(08)15.黄文迎 电子封装材料性能的提升 2008(16)
16.杨艳;尹立孟;冼健威 绿色电子制造及绿色电子封装材料[期刊论文]-电子工艺技术 2008(05)
17.Pan M Y;Gupta M;Tay K Development of bulk nano-structured copper with superior hardness for useas an interconnect material in electronic packaging 2006
18.Larson S E;Slaby J Comparison of various substrate technologies under steady state and transientconditions 2004(02)
19.Liang Q;Zhou H P;Fu R L Thermal conductivity of AlN ceramics sintered with CaF2 and YF3 200320.Hodsont L AlN steps uptakes the heat and delivers 1995(07)21.田民波 电子封装工程 2003
22.陈军君;傅岳鹏;田民波 微电子封装材料的最新进展[期刊论文]-半导体技术 2008(03)
23.Carl Z Advances in composite materials for thermal management in electronic packaging[外文期刊]
1998(06)
24.Carl Z Metal-matrix composites for electronic packaging 1992(07)
25.吴启保;青双桂;熊陶 封装用有机硅材料的制备及性能研究[期刊论文]-广东化工 2009(02)26.Harper C A Electronic materials and processes handbook 2005
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_njhgdxxb201004022.aspx
