封装中的材料幻灯片.pptVIP

* 1 1 电子封装材料相关问题 蔡坚 jamescai@tsinghua.edu.cn 2 概要 电子封装材料 封装中涉及到的主要材料 内引线材料 模塑料 引线框架材料 芯片粘接材料 封装基板与外壳材料 焊接材料 …… 3 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics 封装材料的范围 能源、环境、材料、信息 微电子的发展 微电子封装材料 同时涉及系统组装的材料 简单的分类：金属、陶瓷、塑料 4 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics 电子封装材料的性能 电特性 绝缘性质、击穿、表面电阻，… … 热特性 玻璃化转化温度、热导率、热膨胀系数，… … 机械特性 扬氏模量、泊松比、刚度、强度，… … 化学特性 吸潮、抗腐蚀，… … 其它 密度、可焊性、毒性，… … 5 Institute of Microelectronics 电子封装材料 Chip Encapsulation PCB Printed Circuit Board Chip Substrate Solder Joint Leadframe Solder Joint Wire Underfill Solder Bump Molding Compound Pin Thru. Hole Package (Substrate or leadframe) 6 Institute of Microelectronics 内引线键合材料 2 7 常见引线键合材料 引线键合常用于芯片与载体（或基板） 或引线框架之间的互连 常用的引线材料有Au、Al、Cu（包括用于 TAB）、AlSi(1%)丝 键合的模式主要有球焊（金丝）和楔形 焊（铝丝） 金丝用于塑料封装，铝丝用于陶瓷和金 属封装？ 8 内引线键合材料的特性 电性能 热性能 机械性能 参考讲义128-133 9 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics 金丝键合系统 消费类电子产品中最常用的键合方式 金丝-铝键合区 金丝-镀金键合区 掺杂的金丝 金丝：软 Be，5-10ppm；Cu，30-100ppm 10 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics 引线键合的优缺点 优点 细间距，高速自动键合，高导电， 铝键合区 缺点 金属间化合物 Kirkendall效应 电流限制 11 Institute of Microelectronics Au-Al金属间化合物 300°C以上的使用环境，容易发现“紫斑”； 125°C，可能产生一系列的金属间化合物。 12 Institute of Microelectronics 3 13 14 Kirkendall效应 异种金属之间的互扩散 不同的扩散速度 温度、结构、… … 15 Institute of Microelectronics 金丝与其他介面的键合 Au-Cu Cu3Au，AuCu，Au3Cu：200-350°C 无金属间化合物产生 Au-Au 最好的键合 高温应用 16 Institute of Microelectronics 铝（硅铝）丝键合系统 Pure aluminum is too soft. So alloyed with 1% Si or 1% Mg to provide a solid-solution strengthening mechanism. Au-Ag Al-OFHC Cu Al-Ag plated LF Al-Ni 75um Al can be used for power devices. 17 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics Cl-的影响 “白毛” Al(OH)3 + Cl- → Al(OH)2 + OH- Al + 4Cl- → Al(Cl)4- 2AlCl4- + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ + 8Cl- 18 Institute of Microelectronics Institute of Microelectronics