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电子封装材料的研究与应用

张文毓

【摘要】对电子封装材料的分类、制备方法和主要性能要求进行了概述,从陶瓷基

封装材料、环氧树脂封装材料、金属基封装材料、金属基复合封装材料四方面对电

子封装材料进行了介绍,并对电子封装材料的应用与发展趋势进行了展望.

【期刊名称】《上海电气技术》

【年(卷),期】2017(010)002

【总页数】6页(P72-77)

【关键词】电子封装材料;研究;应用;综述

【作者】张文毓

【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二五研究所河南洛阳471023

【正文语种】中文

【中图分类】TM201.3

随着现代电子信息技术的提高，电子产品已向小型化、便携化、多功能化方向发展，

同时，电子封装的材料、技术和工艺也与电子产品的设计和制造一起,共同推动着

信息化社会的发展。电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材

料，最早用于封装的材料是陶瓷和金属，随着电路密度和功能的不断提高，对封装

技术提出了更多更高的要求，同时也促进了封装材料的发展。

1.1电子封装材料分类

电子封装材料分类有多种,一般可以按照封装结构、形式和材料组成来分。从封装

结构分,电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料；从封装

形式分,可分为气密封装和实体封装；从材料组成分,可分为金属基、塑料基和陶瓷

基封装材料[1]。

目前,电子封装复合材料主要有四大类：①PMC复合材料,即聚合基复合材料；②

MMC复合材料,即金属基复合材料；③CCC复合材料,也称碳/碳复合材料；④

CMC复合材料,即陶瓷基复合材料。四大类材料中,金属基复合材料是研究最早、

理论描述最为完善的一类复合材料。

1.2制备方法

高体分SiC/Al复合材料具有优异的机械和热物理性能，使其在电子封装领域具有

巨大的潜力。近20年来，研究人员对其制备技术进行了积极的探索，开发了若干

种高体分SiC/Al复合材料制备方法。目前比较成熟的工艺有搅拌铸造、粉末冶金、

液相浸渗、喷射沉积等。

SiCp/Cu电子封装材料有望成为继SiCp/Al后的新一代电子封装材料，开展

SiCp/Cu电子封装材料的研究具有十分重要的理论和实际意义。

目前，SiCp/Cu电子封装材料的制备方法主要有粉末冶金法、放电等离子烧结法、

无压浸渗法、压力浸渗法和反应熔渗法等，见表1。

1.3主要性能要求

(1)塑料封装材料。塑料封装具有价格低、质量轻、绝缘性能好等优点，所使用的

材料主要是热固性塑料，包括酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类，其中以环氧树

脂应用最为广泛。

(2)陶瓷封装材料。陶瓷封装属于气密性封装，陶瓷封装材料主要包括Al2O3、

BeO和AlN等。陶瓷封装的优点是耐湿性好、机械强度高、热膨胀系数小和热导

率高，Al2O3陶瓷是目前应用最成熟的陶瓷封装材料，以其价格低廉、耐热冲击

性和电绝缘性较好、制作和加工技术成熟而被广泛应用。

(3)金属封装材料。金属封装材料具有较高的机械强度、散热性能优良等优点，传

统的金属封装材料有Cu、Al、Mo、W、Kovar、Invar以及W/Cu和Mo/Cu合

金。

(4)金属基复合封装材料。金属基复合材料的基体通常选择Al、Mg、Cu或者它们

的合金。这些纯金属或合金具备良好的导热导电性能、良好的可加工性能及焊接性

能，同时它们的密度也很低(如Al和Mg)。增强体应具有较低的热膨胀系数(CTE)、

高的导热系数、良好的化学稳定性、较低的成本，同时增强体应该与金属基体有较

好的润湿性，包括Cu基复合封装材料、Al基复合封装材料、碳纤维增强镁基复

合材料。

目前，集成电路正朝小型化、高密度组装化、低成本、高性能和高可靠性方向发展，

对基板、布线材料、密封材料、层间介质材料提出了更高要求，需开发出性能好、

低成本的电子封装材料，这对金属基电子封装复合材料的发展提供了巨大的空间。

通过改变金属基复合材料中增强体的形状、大小、体积分数，寻找一种不仅与基板

的导热性能相匹配，又具有良好力学性能，而且制造方法经济适用的电子封装材料，

是研究金属基电子封装复合材料的发展方向，几种常用封装材料性能指标见表2。

2.1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：

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热膨

胀系数低,热导率高;⑤气密性