材料导报年月第卷第期电子封装复合材料的现状和发展,向华‘曲选辉‘“肖平安‘李乐思‘中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙北京科技大学材料科学与工程学院北京。。摘要随着微电子技术的高速发展,作为新型的电子封装材料受到了广泛的重视根据近年来报导的有关资料,对电子封装复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述,并指出了未来的研究方向。关键词封装复合材料制备工艺一‘‘’‘‘一,,,续,一一,一,,一。工,飞、飞、,,,又在微电子技术高速发展的今天,半导体集成电路的内具有低密度印一’、低热膨胀系数一。一,封装密度越来越大新型电子封装材料的研制己成为发展电一’、高杨氏模量一等优点。它的热导率因纯度、子器件的关键之一。为了满足高密度小型化、大功率集成电和生产方法的差异在一·之间变化。相对而路的要求,理想的电子封装材料必须具备以下特性川有较言,由于基体是强度的主要承载体,一般选用、、,高的热导率,能够将半导体芯片在工作时所产生的热量及时等高强度铝合金,其物理特性为密度尸一、、地散发出去,以免芯片温度过高而失效有较低的热膨胀系,热膨胀系数火一杨氏模量一一、热·。数且与或等芯片相匹配以免芯片因热应力导率一一将和合金按照一定比,损坏有足够的强度和刚度,对芯片能起到支承和保护作例和工艺结合成复合材料后可克服各自单独作为封装材料,、、、、用钓成本要尽可能低,而且在某些特殊场合如航空应用方的不足获得高热导率低膨胀系数高强度低密度导电的。面还要求密度尽可能小。理想的封装材料传统的电子封装材料主要有、、因瓦合金以二、可伐合金、一合金、合金等,它们都存在一定缺陷,不能严格地满足上述要求适应不了现代先进电子封装的应用。比如,和热膨胀系数过大,容易产生热应力和的价格昂贵,密度大而、合金的导热性能很差川。传统材料的这些不足使一些发达国家开始了复合型封装材料的研究,特别是金属基复合材料,其中最引人注目的是颗粒增强铝基复合材料川,经过十余年的研究和发展,这种新材料以其卓越的性能开始应用于电子封装领域。图的显微结构电子封装复合材料的基本特性复合材料的特性主要取决于泥的体积含量及复合材料由铝或铝合金基体和增强体颗粒分布,粒度大小,以及合金的性质等因素川,其中的体,。构成图为其典型的微观形貌照片增强体泥颗粒可以由积含量尤为重要。图‘〕显示了的热膨胀系数、热导,廉价的原料获得通常因制取方法的不同而得到相和尽相率与体积含量的关系。对于封装应用来说,考虑到要与电,两种不同形态市场上常见颗粒的大小在一产的范围子材料低的热膨胀系数相匹配,汇复合材料中的电子封装复合材料的现状和发展向华等的体积含量通常在。表列出了这一范围内一直是国内外广大材料工作者的研究重点。近十几年来出现。汇复合材料和几种常用封装材料的物理性能从中可了许多制备方法,归纳起来主要有粉末冶金法、搅融铸造法、见,的热膨胀系数与、的相近,而且可以喷射沉积法、熔渗法等一’。〕其中前三种方法制备生产的,通过控制的含量的方法来调整从而在实际应用中能获复合材料的最大体积百分含量少于纬,不能。得精确的热匹配,使相邻材料间的热应力减到最小在热导率满足封装的需要。对于制备高含量的汇复合材料,目前,,、,方面它远优于可伐合金可以与相比拟保证了普遍采用熔渗法。这种方法的实质是通过毛细管力或外界压。,封装具有良好的散热性在机械性能上高的抗拉强度和抗弯力的作用,使熔化的合金向多孔预制件中渗入,填充,,,强度减小了封装的体积使封装结构更为牢固高的弹性模满所有的孔隙它通常可以分为两步,第一步是制备预制。量有利于减小变形提高封装的密封性能另外值得一提的是件第二步是浇铸渗透工艺下面对它们分别加以介绍。采用压力渗透工艺制备的可以使其表层覆盖一层薄预制件的制备〕,,薄的少从而起到抑制裂纹沿表面扩展的作用使其具有由于熔渗法是使合金液向多孔预制件中渗透,所,一定的抗裂性这是陶瓷封装所不能比拟的以在预制件制造过程中通过尺寸的精度控制,就可以实现产品的近净成形或净成形,达到简化工艺的目的,这也是熔渗法的优点之另外还要使预制件具备一定的韧性和强度,以满撼城吸昨详留、日一足后序工艺的需要,从而保证成品的质量。预制件的制备可以采用普通压制、粉浆浇注、注射成形等常用的陶瓷成形工艺。普通压制法一般适用于制造形状较为简单的零件,价格相对较为便宜粉浆浇注可以制备较为复杂的零件,价格也比较适中,但尺寸精度不够高,而且生产周期长,效率低注射成形可制得形状相当复杂的零件、尺寸控制精度和生产效率高,但价格较贵,具体采用何种工艺,应综合考虑而定前