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微电子封装材料研究

来源:UC论文网2016-05-12 16:44

摘要:

微电子技术又称微电子(Microelectronics)。作为一门前沿科学,它是随着集成电路,特别是超大规模的集成电路发 展起来的,它所代表的并不是简单的微电子一门学科,而是集半导体工艺

  微电子作为当今最前沿的科学之一,对它各方面特性的研宄也刻不容缓。微电子的封装过程中选择什么样的材料这个问题不容小觑。经过多年的研宄,微电子封装过程中所使用的材料己经发生了翻天覆地的变化,从起初的塑料、金属和陶瓷等封装材料发展到如今的聚合物封装,眼下最广泛使用的要数环氧树脂、聚碳酸酯、玻璃以及有机硅材料了。
  
  1.环氧树脂
  
  环氧树脂,英文名字Epoxyresin,相对分子质量较低,是一种有机化合物。环氧树脂中含有可以与多种固化剂反应生成不溶于水的高聚物的环氧基团,还有可以与异氰酸酯反应的仲羟基。经过固化,环氧树脂的物理性、化学性都会得到改善,它的硬度和韧性也会提高,固话之后的环氧树脂就算放在显碱性的溶剂当中性质仍然很稳定,而且介电性能很好。因为环氧树脂具有这些优点,所以在粘贴、浇注以及浸润方面都得到很广泛的应用。
  
  但是当今商业化的发展,LED的功率也在不断的提高,我们研宄的是大功率芯片,需要用更高的电流来产生更高的结温,所以对封装Lffl的材料提出了较高的要求。环氧树脂本身具有较高的热阻,导致热量的散发有难度,这将影响到LED芯片的使用寿命,所以为了更有效的降低热阻提高光效率,寻找新的替代材料四必不可少的。
  
  2.聚碳酸酯
  
  聚碳酸酯,英文名字Polycarbonate,也就是人们通常所说的PC,它是一种含有碳酸酯基的高分子聚合物。由于聚碳酸酯含有多种酯基,所以可以分为脂肪族、芳香族和芳香-脂肪族等。由于在机械方面这些酯基不是特别的好,所以在工程方面聚碳酸酯也会受到制约。但是聚碳酸酯优点很多,它有较好的耐候性和冲击强度,它的透明度很高,它是安全无害、无色无味的,成品的尺寸固定性好。因此使得聚碳酸酯在电子电器以及汽车工业中大受欢迎。因此聚碳酸酯仍然是五大工程塑料中提升最快的材料。它在微电子的零件制造领域使用也会越来越多。
  
  3.玻璃
  
  玻璃在我们的生活中随处可见,它不仅是透明的固体而且属于非晶态的,这跟长程有序的晶体大为不同,玻璃是类似于液体的短程有序的,没有固定熔点。它是一种混合物,物理性与化学性都具有各向同性。玻璃的主要成分是SO,熔融状态下,它可以形成不间断到的网络结构。因为玻璃的透视性能、透光性能保温性能好,并且抗压,所以在建筑方面使用颇多。当今科学技术迅速发展,科学界己经研宄出多种有特殊功能的玻璃,所以未来社会中玻璃的使用也会越来越广泛。
  
  4.聚甲基丙烯酸甲酯
  
  聚甲基丙烯酸甲酯,简记为PMMA,通常情况下人们称之为有机玻璃。丙烯酸类树酯是通过酯类与丙烯酸反应而得,与此对应所形成的塑料就是聚丙烯酸类塑料。聚甲基丙烯酸甲酯可以溶解于苯酚以及苯甲醚之类的有机溶剂中,它是一种非常好的材料,物理性能与化学性能较高,介电性能好,重量轻并且密度较小,透明度较高,适应气候能力强,是经济实惠,无毒无害的环保材料。在我们日常用的餐具中就用这类材料,PMMA是一种极易粉碎的物质,并且在粉碎它的过程中所产生的碎片很少,也是因此使得聚碳酸丙烯酸甲酯在全国各地得到普遍应用,它的市场前景也是非常可观的。
  
  5.有机硅化合物
  
  有机硅,英文名字Silicone,它作为一种化合物,是由Si-C键以及至少一个有机基直接与Si相连而成。因为有机硅是通过Si-O之间的化学键构成主链,由硅与有机基团相连构成侧基。聚合物的链上既有有机基团,也有无机结构,因此硅的耐候性、稳定性、高透光性以及绝缘性。有机硅的特殊结构使得无机物与有机物功能融于一身,因此有机硅聚合物更是具有特殊的性能。有机硅材料的透光率高,耐紫外线的性能较高,热稳定性较好,内应力小,所以它的性质明显优于环氧树脂。事实证明,凭借可以提高LED的发光效率及减少内部热量累积这样的优势,有机硅眼下成为壮大LED应用的焦点问题。所以有机硅的应用也越来越广泛。
 
李红星   辽宁大学物理学院微电子与固体电子学,辽宁沈阳110036
 

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