集成电路封装模塑料.doc

集成电路封装模塑料 摘要：本文阐述了集成电路封装模塑料的研制、应用及发展，着重介绍了上海富晨公司新型封装绝缘树脂的优异性能。??? 关键词：集成电路? 超低收缩?? 封装?? 模塑料??? 1、前言??? 集成电路的封装就是将封装材料和半导体芯片结合在一起，形成一个以半导体为基础的电子功能块器件。封装材料除了保护芯片不受外界灰尘、潮气、机械冲击外，还起到了机械支撑和散热的功能。当今约有90%的芯片用模塑料进行封装。??? 随着IC高度集成化、芯片和封装面积的增大、封装层的薄壳化以及要求价格的进一步降低，对于模塑料提出了更高且综合性的要求，具体如下。??? （以下均要修改，调整语辞）??? （1）成型性? 流动性、固化性、脱模性、模具玷污习性、金属磨耗性、材料保存性、封装外观性等。??? （2）耐热性? 耐热稳定性、玻璃化温度、热变形温度、耐热周期、耐热冲击性、热膨胀性、热传导性等。??? （3）耐湿性? 吸湿速度、饱和吸湿量、焊锡处理后耐湿性、吸湿后焊锡处理后耐湿性等。??? （4）耐腐蚀性? 离子性不纯物及分解气体的种类、含有量、萃取量。??? （5）粘接性? 和元件、导线构图、安全岛、保护模等的粘接性，高湿、高湿下粘接强度保持率等。??? （6）电气特性 各种环境下电绝缘性、高周波特性、带电性等。??? （7）机械特性? 拉伸及弯曲特性（强度、弹性绿高温下保持率）、冲击强度等。??? （8）其他? 打印性（油墨、激光）、难燃性、软弹性、无毒及低毒性、低成本、着色性等。??? 从基材的综合特性来看，目前IC封装用邻甲酚甲醛型环氧树脂体系的较多，但由于环氧树脂的特性，使它在耐温性、工艺性、固化条件、封装流动性、固化物收缩等存在一些应用缺点。针对这些问题上海富晨化工公司开发了新型封装绝缘树脂，这种树脂具有工艺性好、固化方便、流动性好、固化收缩低的特点，目前已广泛替代环氧树脂成为这一行业的新宠。??? 2、集成电路封装用树脂的要求??? 2.1高纯度??? IC封装用模塑料的主要原料是树脂，由于IC封装时模塑料直接和蚀刻得十分精细的硅芯片及铝引线相接触，因此就对作为原材料的树脂的纯度有一定的要求，IC的集成度越高，对树脂纯度要求越高，因为树脂中残留的Na+、K+、以及HCOO-、CH3COO-对芯片及引线都有腐蚀作用，尤其是树脂中可水解氯离子遇水和湿气会生成盐酸，它的腐蚀作用很大。封装后的IC例行试验中其中有一项就是高压水蒸煮试验（PCT），一旦树脂中可水解氯值超过标准，该项试验就通不过，树脂按可水解氯的含量不同分成4个等级，详见表1???????????????????????? 表1?? 各级封装用树脂含氯水平（×106）? 分级 标准品 高纯品 超高纯品 最先进品 可水解氯值 [1] 50 30 20 10 可水解氯值 [2] 500 250-350 100-200 100以下 总氯值 1000-1200 600-800 400-500 300-400 ??? 由于新型封装绝缘树脂独特的结构特点，决定了其水解氯含量一般都在超高纯品（总氯值《400—500》以上，具有更经济，更高纯的特性。??? 2.2 高功能化??? IC封装用的树脂除了要求高纯度化外，随着高集成化封装的大型、薄壳化，目前要求解决的是低收缩性（低应力化）、耐热冲击和低吸水性等技术瓶颈。而新型封装绝缘树脂具有大分子高交联结构，从而使树脂具有收缩性低，耐热冲击性好，吸水率低的特性，可以拥有比同类产品更好的功能性。具体性能如下：??? 2.2.1低收缩性??? 近年来，对于IC封装用模塑料最为关心的技术是模塑料固化后的内部应力问题。一旦内部应力的存在会使硅芯片表面的钝化膜产生裂缝、自身龟裂或连接线切断等现象。在目前超大规模集成电路产业化的时代，随着铝配线图的细微化、硅片大型化、封装的薄壳化，对树脂的低收缩特性要求就提出更高的要求。??? 内部应力发生的原因如下：模塑料热收缩与硅片热收缩有差异，即二者线膨胀系数不同，一般模塑料比硅片、引线的线膨胀系数要大一个数量级，同时加上模塑料在固化过程中生产的固化收缩，所以在成型加热到冷却至室温过程中会在硅片上残留应力。??? 热应力可以用下式来表示：??? σ＝K·E·α·ΔT??? 式中? σ—热应力；????K－常数（固定值）；????E－弹性模量；????ΔT－模塑料Tg和室温的差；????α－热膨胀系数。??? 从该公式中可以看出降低树脂的弹性模量（E）和Tg，以及减少树脂的固化收缩率是减少热应力的有效途径。新型封装绝缘树脂的最大特点是该树脂具有超低的固化线收缩率，从而使各种制品具有较低的固化后内应力，能够保证制品在冷热冲击环境中保