电子封装-第三章课件.ppt

电子封装材料2009－2010学年 第二学期 第三章 薄膜材料与工艺 1、电子封装中至关重要的膜材料及膜技术 1.1 薄膜和厚膜 1.2 膜及膜电l路的功能 1.3 成膜方法 1.4 电路图形的形成方法 1.5 膜材料 2、薄膜材料 2.1 导体薄膜材料 2.2 电阻薄膜材料 2.3 介质薄膜材料 2.4 功能薄膜材料 1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 薄膜和厚膜 电子封装过程中膜材料与膜技术的出现及发展，源于 与电器、电子装置设备向高性能、多功能、高速度方向发展及信息处理能力的急速提高 系统的大规模、大容量及大型化 要求构成系统的装置、部件、材料等轻、薄、短、小化 晶体管普及之前 真空电子管的板极、栅极、灯丝等为块体材料，电子管插在管座上由导管连接，当时并无膜可言 20世纪60年代，出现薄膜制备技术 在纸、塑料、陶瓷上涂刷乃至真空蒸镀、溅射金属膜，用以形成小型元器件及电路等 进入晶体管时代 从半导体元件、微小型电路到大规模集成电路，膜技术便成为整套工艺中的核心与关键。 1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 薄膜和厚膜 与三维块体材料比较：一般地，膜厚度很小，可看作二维 膜又有薄膜和厚膜之分 经典分类： １μｍ——薄膜，１μｍ——厚膜 制作方法分类： 块体材料制作的（如经轧制、锤打、碾压等）——厚膜 膜的构成物一层层堆积而成——薄膜。 膜的存在形态分类： 只能成形于基体之上的——薄膜（包覆膜） 沉积膜——基体表面由膜物质沉积析出形成 化合形成膜——通过对基体表面进行化学处理形成，在物理沉积过程中伴随有表面参与的化学反应 1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 薄膜、厚膜区分通常无实际意义 针对具体膜层形成方法 膜层材料 界面结构 结晶状态 晶体学取向 微观组织 各种性能和功能 进行研究更有用 电子封装工程涉及膜层：膜厚１μｍ～数百微米 按膜层的形成方法： 真空法(干式)和溶液法(湿式)沉积得到的膜层——薄膜，为数微米 浆料印刷法形成的膜层——厚膜，前者膜厚多，厚～200微米 薄膜的真空沉积法优点 可以得到各种材料的膜层 镀料气化方式很多（如电子束蒸发、溅射、气体源等），控制气氛还可以进行反应沉积 通过基板、镀料、反应气氛、沉积条件的选择，可以对界面结构、结晶状态、膜厚等进行控制，还可制取多层膜、复合膜及特殊界面结构的膜层等。由于膜层表面精细光洁，故便于通过光刻制取电路图形 可以较方便地采用光、等离子体等激发手段，在一般的工艺条件下，即可获得在高温、高压、高能量密度下才能获得的物质 真空薄膜沉积涉及从气态到固态的超急冷（过程，因此可以获得特异成分、组织及晶体结构的物质 由于在ＬＳＩ工艺中薄膜沉积及光刻图形等已有成熟的经验，很便于在电子封装工程中推广 厚膜的丝网印刷法有优点 通过丝网印刷，可直接形成电路图形 膜层较厚，经烧结收缩变得致密，电阻率低，容易实现很低的电路电阻 导体层、电阻层、绝缘层、介电质层及其他功能层都可以印刷成膜 容易实现多层化，与陶瓷生片共烧可以制取多层共烧基板 设备简单，投资少 1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术膜及膜电路的功能 电气连接 印制线路板（ＰＷＢ）的发明，使电路以膜的形式与基板作成一体，元器件搭载在基板上并与导体端子相连接，这对于整个系统的小型化、高性能、低功耗、高可靠性及经济性等方面都有重大贡献 三维立体布线方式的ＰＷＢ多层板、陶瓷多层共烧基板、积层多层板、复合多层板的出现，对于提高封装密度起着十分关键的作用 元件搭载 芯片装载在封装基板 无论采用引线键合方式还是倒装片方式都离不开焊盘 元器件搭载在基板上 特别是ＬＳＩ封装体实装在基板上，无论采用ＤＩＰ、ＳＭＴ、ＣＯＸ、ＭＣＭ等哪种方式，都离不开导体端子 焊盘，端子都是膜电路的一部分。 在许多情况下，引线端子节距的大小以及引线端子的排列方式是决定封装类型及封装密度的关键因素 批量生产ＱＦＰ来说，最小端子节距的界限为０.３ｍｍ，若低于此，则操作难度太大，成品率太低 元件搭载 想提高封装密度，需要由四侧引出端子的ＱＦＰ方式转变为平面阵列布置端子的ＢＧＡ方式 这样，端子节距提高（１.０ｍｍ，１.５ｍｍ）的同时，反而降低了实装密度 对ＢＧＡ来说，端子节距由１.５ｍｍ降为１.０ｍｍ，实装面积可减小到１／（１.５×１.５）＝１／２.２５ 特殊功能 泛指除电气连接、元件搭载、表面改性以外的所有其他功能 涉及电阻膜、绝缘膜、介电质膜等 表面改性 与在LSI元件表面沉积SiO2、Si3N4等钝化膜用于绝缘、保护类似 电子封装工程中也广泛用膜层作表面改性 金属被釉基板、有机或无机绝缘层包覆的金属芯基板 塑料表面电镀金属以增加耐磨性、降低接