集成电路用电子材料的研究现状及发展由于集成电路的集成度迅猛增加，导致芯片发热量急剧上升，使得芯片寿命下降。据报道，温度每升高10℃，因GaAs或Si半导体芯片寿命的缩短而产生的失效就为原来的3倍。其原因是因为在微电子集成电路以及大功率整流器件中，材料之间散热性能不佳而导致的热疲劳以及热膨胀系数不匹配而引起的热应力造成的。解决该问题的关键是进行合理的封装。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、电子封装材料的主要性能要求封装材料起支撑和保护半导体芯片和电子电路的作用，以及辅助散失电路工作中产生的热量。作为理想的电子封装材料必须满足以下几个基本要求：①低的热膨胀系数；②导热性能好；③气密性好，能抵御高温、高湿、腐蚀和辐射等有害环境对电子器件的影响；④强度和刚度高，对芯片起到支撑和保护的作用；⑤良好的加工成型和焊接性能，以便于加工成各种复杂的形状；⑥对于应用于航空航天领域及其他便携式电子器件中的电子封装材料的密度要求尽可能的小，以减轻器件的质量。---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---2、常用电子封装材料2.1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。塑料封装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。但是，塑料封装材料如环氧材料，气密性不好，大多对湿度敏感；在回流焊过程中，塑封料吸收的水受热易膨胀，会导致塑封器件爆裂。环氧树脂的热力学性能受水气的影响很大，在高温情况下，潮湿会降低材料的玻璃化转变温度、弹性模量和强度。水气还会造成封装器件内部金属层的腐蚀破坏，改变塑封料的介电常数，严重影响封装性能的可靠性，因而对于可靠性要求特别高的军用以及民用产品不能很好的满足要求。此外，塑料封装晶体管多数含有铅，毒性较大。2.2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。但是由于Al2O3陶瓷的热导率相对较低，因而不可能在大功率集成电路中大量使用。BeO陶瓷具有较高的热导率，但是其毒性和高生产成本限制了它的生产和应用。AlN陶瓷具有良好的热导率和与芯片材料更匹配的热膨胀系数，被认为是最具发展前途的封装材料。但是AlN陶瓷的制备工艺复杂、成本高，故至今未能进---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---行大规模的生产和应用。2.3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、A1、Mo、W、以及W/Cu和Mo/Cu合金。金属封装材料有Al、Cu、W、Mo等。Al虽轻，热导率高，易加工，价格低，但是CTE值却很高，约是20×10-6K-1；而Cu除了密度大外，它的CTE值也很大，Mo、W虽然有较为理想的CTE值，但是导热性能却不如Al和Cu，密度有Al的3～4倍大，且与Si的浸润性不好。钼、钨以及随之发展的钨铜、钼铜、铜因瓦铜、铜钼铜合金在热传导方面优于可伐合金，但其质量却比可伐合金大。2.4金属基复合封装材料作为芯片用的材料Si和GaAs和做基片用的Al2O3和BeO等陶瓷材料，其热膨胀系数(CTE)处在4×10-6～7×10-6K-1，而具有高导热性的Al、Cu的CTE高达20×10-6K-1，这样的基片和封装材料会产生较大的热应力，这正是集成电路和基板产生脆性裂纹的原因。上述可知，塑料封装材料，陶瓷封装材料，还有金属封装材料都存在着这样那样的缺点，已经无法满足现代电子封装技术的发展，因此近年来很多研究人员都在致力于研究和开发新的电子封装材料，金属基复合封装材料可以通过基体和增强体的不同组合而获得不同性能的封装材料。金属基复合材料的基体通常选择Al、Mg、Cu或者是它们的合金。这些纯金属或者合金具备良好的导热导电性能，良好的...