电子封装用陶瓷基片材料的研究进展

简要介绍了电子封装发展情况及其对基片材料的性能要求,分析了陶瓷基片作为封装材料性能上的优点,概述了几种常用陶瓷基片材料的优缺点及其应用:Al2O3作为传统的陶瓷基片材料,优点是成熟的工艺和低廉的价格,但热导率不高;BeO、BN、SiC等都具有高热导率,在某些封装场合是合适的选择;AIN综合性能最好,是最有希望的电子封装陶瓷基片材料.介绍了多层陶瓷基片材料的共烧技术和流延成型技术,并指出LTCC技术和水基流延将是未来发展的重点.     

AlSiC电子封装材料及构件研究进展

AlSiC电子封装材料及构件具有高热导率、低膨胀系数和低密度等优异性能,使封装结构具有功率密度高、芯片寿命长、可靠性高和质量轻等特点,应用范围从功率电子封装到高频电子封装.综述了国内外制备AlSiC电子封装材料及构件所涉及的预制件成形、液相浸渗铸造、力学性能、气密性、机械加工、表面处理和构件连接等方面的研究进展.     

高导热环氧树脂的研究进展

封装是电气工程和电子工业的重要组成部分,封装材料是决定封装成败和产品性能的关键因素之一,聚合物封装材料因可靠性与金属和陶瓷相当,成型工艺简单,且具有明显的价格优势,从而成为目前的主流封装材料.环氧树脂(EP)因收缩率小、耐热性好、密封性好及电绝缘性优良等特点,在电子封装材料领域的使用量达90％以上.近些年,随着电力设备功率密度的不断提升,电子器件的微型化以及向高温、高压、高频领域转变的发展趋势,纯环氧树脂0.2 W?m-1?K-1的低热导率使封装后的微细化超大规模集成电路以及电机运行等产生的热量难于释放,导致器件可靠性降低、寿命变短.发展高导热的环氧树脂封装材料成为必然选择.高导热环氧树脂具体包括本征型导热环氧树脂和填充型导热环氧树脂复合材料.当前,有关本征型导热环氧树脂的研究热点是通过化学合成刚性分子链或者容易结晶的小分子单体以及在分子链上引入液晶结构来提高环氧树脂的结晶度,减少声子散射.对于填充型导热环氧树脂而言,主要通过向环氧基体中添加高导热填料以构建导热通路,进而提高复合材料的热导率.但在低填充含量下往往无法构建有效的导热通路,而提高填充量又将影响材料的加工性与力学性能.与简单的共混相比,用高导热纳米填料构建3D框架可以极大地提高聚合物的热传递性能,但一般需要使用特殊工艺去除模板.本文综述了近些年关于环氧树脂导热性能的研究现状,给出了两种类型导热环氧树脂的制备方法,重点分析了提升其热导率的机制.进一步阐述了高导热填料的尺寸、形状、分布形态对填充型导热环氧树脂热导率的影响.最后,结合环氧树脂导热性能研究中存在的一些问题,展望了其未来的发展方向.     

放电等离子烧结制备高导热SiC_P/Al电子封装材料

为了满足电子封装材料越来越高的性能要求,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了SiCP/Al复合材料。研究了烧结温度和保温时间等工艺条件对SiCP/Al复合材料组织形貌和性能的影响。结果表明:采用SPS烧结,温度为700℃、保温时间为5 min时,所制备的70 vol%SiCP/Al复合材料热导率达到195.5 W(m.K)-1,与传统15%W-Cu合金相当,是Kovar合金的10倍,但密度小,仅为3.0 g.cm-3;其热膨胀系数为6.8×10-6K-1,与基板材料热膨胀系数接近;抗弯强度为410 MPa,抗拉强度为190 MPa,达到了电子封装材料对热学性能和力学性能的要求。     

高体分比SiCp/Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp/Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用。采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp/Al复合材料的近净成形。采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99%,可实现热膨胀系数在(5~7)×10-6K-1范围内进行调节,材料的热导率高于185 W/(m.K),抗弯强度高于370 MPa,气密性可达10-11Pa.m3.s-1,各项指标均可以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp/Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al-Si-Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

高导热金刚石/铜电子封装材料:制备技术、性能影响因素、界面结合改善方法

随着电子行业的不断发展,第二代热沉材料如钨/铜封装材料、钼/铜封装材料、碳化硅/铝封装材料等已不能满足该领域日益增长的需求。金刚石的热导率为2 300 W/(m·K),是已知热导率最高的物质;铜的热导率为401 W/(m·K),在众多金属中仅次于Ag。金刚石/铜复合材料具有诸多优点:(1)热导率高、强度大;(2)热膨胀系数能够通过改变金刚石与铜的体积分数加以调控,以实现与硅、锗等半导体材料的匹配;(3)具有比金刚石/银复合材料更低的成本以及比金刚石/铝、钨/铜、钼/铜等材料更高的热导率。因此,金刚石/铜复合材料是一种理想的电子封装候选材料。金刚石/铜复合材料的制备技术多种多样,其中粉末冶金、放电等离子体烧结、液相渗透是最适合该复合材料特性也是研究最广泛的技术。液相渗透法又分为无压熔渗法和压力辅助熔渗法,与粉末冶金法和放电等离子体烧结法相比,该法成本低、操作性强,成为近年研究的重点方向。目前,国际上已制备出热导率高达900 W/(m·K)的金刚石/铜复合材料。另一方面,金刚石与铜界面润湿度较差,导致复合材料致密度不高且热导率不易提升。解决金刚石与铜界面润湿度较差的问题成为制备金刚石/铜复合材料的关键,也促使国内外研究者不断尝试在制备工艺环节引入改进措施。目前已探索出两种较为可行的方法:(1)在复合材料制备过程中添加少量B、Cr等活性元素,使这些活性元素与铜形成合金;(2)在制备金刚石/铜复合材料之前,采用化学镀、扩散烧结、盐浴、磁控溅射等手段预先在金刚石表面包覆一层均匀的碳化物。本文总结了金刚石/铜复合材料的国内外最新研究进展及主流制备技术,论述了影响复合材料的热膨胀系数及热导率的主要因素。文章还介绍了改善金刚石与铜的界面润湿度的方法,最后对金刚石/铜复合材料的发展进行了展望。     

AlSiC电子封装材料及器件物理性能研究进展

AlSiC电子封装材料及器件的关键指标是膨胀系数、热导率和气密性。不同工艺条件下制备的AlSiC电子封装材料物理性能相差较大。尽管已建立一些理论模型预测AlSiC电子封装材料的膨胀系数和热导率，但由于基体塑性变形、粘接剂类型及含量、粉末尺寸等许多因素影响，理论结果与实验结果相差较大。热循环过程中，基体合金类型、增强体尺寸、预处理方法和热循环次数等明显影响AlSiC电子封装材料的尺寸稳定性。温度循环对AlSiC电子封装材料物理性能的影响尚未见公开报道。     

宁波材料所在石墨烯/高分子导热复合材料方面取得进展

<正>随着半导体制造技术的不断进步和电子工业的不断发展,电子设备的散热问题日益受到关注,越来越多的导热材料被应用于携带型装置、电子设备和能源领域。高分子聚合物是经常用于电子设备制造和集成电路封装的材料,但是高分子本身热导率不高,一般低于0.5 W/m·K,不能满足高功率电子装备的应用需求。针对这一缺点,本征热导率高的石墨烯已被广泛利用作为纳米填料与高分子共混,形成复合材料,以提高整体热导率。然而,共混法制备的复合材料对     

电子封装用聚苯硫醚高性能复合材料的研制

微电子工业的快速发展迫切需要性能更为优异的封装材料.采用聚苯硫醚复合材料作为电子封装材料,具有使用温度高、热膨胀系数低、介电损耗低、电绝缘性能好等优异的性能,应用于现代微电子领域的前景良好.本文用国产商品PPS树脂经纯化处理后,与其它材料复合,成功制备出了聚苯硫醚高性能电子封装材料,制备的PPS电子封装材料具有低吸水性、低热膨胀系数、高强度以及优异的介电性能等综合性能,优于目前常用的环氧类电子封装材料.     

新一代高导热金属基复合材料界面热导研究进展

热物理性质不同的材料之间存在界面热阻,界面热阻对热传输过程产生极大的影响,并在很大程度上决定了复合材料的导热性能。金刚石颗粒增强金属基复合材料(Metal matrix composites,MMCs)充分发挥了金刚石的高热导率和低热膨胀系数的优点,有望获得高的热导率以及与半导体相匹配的热膨胀系数,可满足现代电子设备在散热能力上提出的越来越高的要求,作为新一代电子封装材料已引起广泛关注。界面热导(界面热阻的倒数)既是决定复合材料导热能力的关键因素,也是研究的难点,复合材料制备工艺、界面改性方式(金属基体合金化或金刚石表面金属化)以及改性金属种类均会影响界面热导。详细论述了界面热导理论及实验研究的最新成果,并对金刚石/金属复合材料在未来研究中面临的主要问题进行探讨。     

高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

综合比较了现有电子封装材料的性能及其在航空航天领域中的应用现状,较详细地阐述了高硅铝合金电子封装材料的性能特点、制备方法及研究现状,指出了高硅铝合金轻质电子封装材料的发展方向.     

SiCp/Al复合材料的SPS烧结及热物理性能研究

采用纯粉末, 通过SPS烧结制备了组织均匀、致密且体积分数高的SiCp/Al电子封装材料. 通过对SPS烧结现象的研究, 认为该复合材料的SPS烧结过程属于反应性烧结, 大部分收缩在极短时间内完成; 另外对SiC体积分数和SiC颗粒尺寸对热导率、热膨胀系数的影响进行了研究, 发现SiC体积分数越高, 复合材料的热导率和热膨胀系数越低; SiC颗粒粒径增大, 复合材料的热导率增高, 而热膨胀系数减小.     

喷射成形铝硅合金电子封装梯度材料的研究进展

高硅铝合金电子封装材料以其良好的热物理性能与力学性能,越来越受到材料和电子封装行业研究者的重视,但是其焊接性能与机械性能不理想。铝硅合金梯度板材可解决电子封装材料低膨胀与高机械性能的矛盾,其高硅端热膨胀系数低,导热好,适于裸集成电路;低硅端机械性能高,可焊接,便于精加工和封装,是未来武器装备高集成电路封装构件重要的备选材料。针对这类材料的制备问题,提出了双金属一步式喷射成形技术的概念,并对喷射工艺参数进行了初步的探索研究。2个沉积器的间距可以影响复合板材的外形轮廓与内部硅成分的梯度分布,模拟结果显示间距大于等于40 mm时,出现台阶而且成分变化有突变。     

碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料的热物理性能

片层石墨/铝复合材料具有低密度、高热导率的优点,但力学性能较差,目前无法作为一种可商业化应用的电子封装材料。为了改善片层石墨/铝复合材料的热物理性能,采用真空热压法制备了碳化硅颗粒增强石墨/铝复合材料,研究了碳化硅的含量对复合材料热导率、热膨胀系数和抗弯强度的影响。结果表明,经过高频振荡工艺,碳化硅-石墨/铝复合材料中石墨的排列取向良好。添加碳化硅颗粒能明显降低复合材料的热膨胀系数,提高抗弯强度,略微降低热导率。随着碳化硅颗粒体积分数增加,碳化硅-石墨/铝复合材料内部会逐渐出现孔洞缺陷,相对密度下降。当碳化硅和石墨的体积分数分别为15vol%、50vol%时,碳化硅-石墨/铝复合材料具有最优热物理性能,此时x-y方向热导率为536 W/(m·K)、热膨胀系数为6.4×10^-6m/K,抗弯强度为102 MPa,是一种十分具有商业前景的电子封装材料。     

铜基引线框架材料的研究与发展

引线框架材料是半导体元器件和集成电路封装的主要材料之一，其主要功能为电路连接、散热、机械支撑等。随着IC向高密度、小型化、大功率、低成本方向发展，集成电路I/O数目增多、引脚间距减小，对引线框架材料提出了高强度、高导电、高导热等多方面性能上的要求。由于拥有良好的导电导热性能，铜合金已成为主要的引线框架材料。本文对电子封装铜合金引线框架材料的性能要求、国内外研究与发展等进行了综述。     

热压烧结镀Cr碳纤维/Cu复合材料的制备及热性能

采用热压法将拥有超高导热率和负热膨胀系数（CTE）的中间相沥青基短碳纤维（CF_s）与Cu复合,并利用化学气相沉积技术对CF_s镀Cr以改善其与Cu的结合状况,研究了所制备的镀Cr CF_s/Cu复合材料的显微结构与热性能。结果表明：在制备中Cr层的大部分与CF_s表层的C反应形成连续、均匀的界面薄层Cr₇C₃,少量的扩散于Cu基体中,使CF_s与Cu之间的界面由结合极差的机械结合转化成良好的冶金结合,有效提升了复合材料的热性能。CF_s含量为40vol%~55vol%时,镀Cr CF_s/Cu复合材料致密度高于97.5%,平面方向上的热导率达393~419 W（mK）^-1,平面方向的CTE在5.1×10^-6~8.4×10^-6 K^-1之间。高的热导率、低的CTE以及优良的可加工性能使其成为极有潜力的电子封装材料。     

非共价改性石墨烯的制备及环氧树脂复合材料导热性能

采用非共价键表面修饰制备了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）改性的石墨烯（GR@PVP）,通过共混方式将其作为填料与环氧树脂（EP）复合得到了不同填充量的EP/GR复合材料。红外光谱和热重分析结果表明,聚乙烯吡咯烷酮成功接枝到石墨烯表面。动态力学热分析和热性能测试结果表明,EP/GR@PVP复合材料的储能模量、玻璃化转变温度和损耗因子峰高度均比EP/GR复合材料有所降低,表明聚乙烯吡咯烷酮增强了环氧树脂复合材料的柔韧性。采用扫描电子显微镜观察复合材料断面形貌,GR@PVP在环氧树脂中分散均匀,且与基体相容性好。当填料质量分数为2.0%时,EP/GR@PVP复合材料的热导率比纯EP和EP/GR复合材料分别提高了205.3%和52.6%,25℃EP复合材料的表观黏度为13.29 Pa·s,符合电子封装材料对复合材料加工黏度的需求(<20 Pa·s)。其研究为进一步制备高导热、低黏度的电子封装材料提供了一种简便的方法。     

新型电子封装用金刚石/金属复合材料的组织性能与应用

随着微电子技术的高速发展,金刚石/金属复合材料作为新一代的电子封装材料受到了广泛的重视,它与传统的电子封装材料相比,具有更优异的性能,是未来封装、热沉材料最有潜力的发展方向之一.对金刚石/金属复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述,并提出了未来的研究开发方向.     

引线框架材料的研究发展现状

引线框架材料是半导体元器件和集成电路封装的主要材料之一,其主要功能为电路连接、散热、机械支撑等作用.随着IC向高密度、小型化、低成本方向的发展,对引线框架材料提出了高强度、高导电、高导热等多方面性能上的要求.由于拥有良好的导热性能,铜合金已成为主要的引线框架材料.对电子封装引线框架材料的性能要求、设计理论以及国内外研究发展现状等进行了综述.     

宁波材料所在石墨烯/高分子导热复合材料方面取得新进展

正随着半导体制造技术的不断进步和电子工业的不断发展,电子设备的散热问题日益受到关注,越来越多的导热材料被应用于携带型装置、电子设备和能源领域。高分子聚合物是经常用于电子设备制造和集成电路封装的材料,但是高分子本身热导率不高,一般低于0.5W/(m·K),不能满足高功率电子装备的应用需求。针对这一缺点,本征热导率高的石墨