集成電路用電子材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

　　由于集成電路的集成度迅猛增加，導致芯片發(fā)熱量急劇上升，使得芯片壽命下降。據(jù)報道，溫度每升高10℃，因GaAs或Si半導體芯片壽命的縮短而產(chǎn)生的失效就為原來的3倍。其原因是因為在微電子集成電路以及大功率整流器件中，材料之間散熱性能不佳而導致的熱疲勞以及熱膨脹系數(shù)不匹配而引起的熱應(yīng)力造成的。解決該問題的關(guān)鍵是進行合理的封裝。電子封裝材料主要包括基板、布線、框架、層間介質(zhì)和密封材料，最早用于封裝的材料是陶瓷和金屬，隨著電路密度和功能的不斷提高，對封裝技術(shù)提出了更多更高的要求，同時也促進了封裝材料的發(fā)展。

　　1、電子封裝材料的主要性能要求

　　封裝材料起支撐和保護半導體芯片和電子電路的作用，以及輔助散失電路工作中產(chǎn)生的熱量。作為理想的電子封裝材料必須滿足以下幾個基本要求：①低的熱膨脹系數(shù)；②導熱性能好；③氣密性好，能抵御高溫、高濕、腐蝕和輻射等有害環(huán)境對電子器件的影響；④強度和剛度高，對芯片起到支撐和保護的作用；⑤良好的加工成型和焊接性能，以便于加工成各種復雜的形狀；⑥對于應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域及其他便攜式電子器件中的電子封裝材料的密度要求盡可能的小，以減輕器件的質(zhì)量。

　　2、常用電子封裝材料

　　能及焊接性能，同時它們的密度也很低（如鋁和鎂）。增強體應(yīng)具有較低的CTE、高的導熱系數(shù)、良好的化學穩(wěn)定性、較低的成本，同時增強體應(yīng)該與金屬基體有較好的潤濕性。金屬基電子封裝復合材料具有高的熱物理性能、良好的封裝性能，它具有以下特點：①改變增強體的種類、體積分數(shù)和排列方式或者通過改變復合材料的熱處理工藝，可制備出不同CTE匹配的封裝材料；②復合材料的CTE較低，可以與電子器件材料的CTE相匹配，同時具有高的導熱性能，較低的密度；③材料的制備工藝成熟，凈成型工藝的出現(xiàn)，減少了復合材料的后續(xù)加工，使生產(chǎn)成本不斷降低。

　　3、電子材料的未來發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)在的集成電路向小型化、高密度組裝化、低成本、高性能和高可靠性發(fā)展，這就對基板、布線材料、密封材料、層間介質(zhì)材料提出了更高的要求，需要性能好，低成本的電子封裝材料的出現(xiàn)。這對金屬基電子封裝符合材料的發(fā)展提供了巨大的空間。通過改變金屬基復合材料中增強體的形狀、大小、體積分數(shù)，尋找一種不僅與基板的熱性能相匹配，又具有良好力學性能，而且制造方法還經(jīng)濟適用的電子封裝材料，是研究金屬基電子封裝復合材料的發(fā)展方向。

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