只有制備出各項性能優異的封裝材料,才能實現SIP多種封裝結構、組裝方式等。具體來說,SIP要求基板材料具有優良的機械性能、介電性能、導熱性能和電學性能,同時還要易成型,易加工,成本低,主要包括以下幾個方面:
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(1)低的介電常數ε。信號傳輸速度與基板材料的介電常數和信號傳輸距離有關,介電常數越低,信號傳輸越快。
(2)低介電損耗tgδ。在基板材料的電導和松弛極化過程中,帶電質點將電磁場能部分地轉化為熱能,將能量消耗在使封裝材料發熱的效應上,介電損耗低能夠大大降低基板的發熱效應。
(3)高熱導率。芯片電路密度增加、功率提高、信號速度加快、芯片發熱量增加,基板材料熱導率越高,能夠有效散發芯片發出熱量。
(4)適宜的熱膨脹系數。電路工作時,由于熱膨脹系數不同會產生應力,使焊點疲勞、失效,嚴重時導致膜層剝落,甚至破壞芯片,因此,基板材料要與芯片的熱膨脹系數匹配。
(5)良好的力學性能。基板材料需要具有良好的彎曲強度和彈性模量,一方面保證基板燒結過程中變形量小,減少尺寸差別;另一方面,保證基板在制備、裝配、使用過程中不至于破損。
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長期以來,絕大多數陶瓷基板材料一直沿用AI2O3和BeO陶瓷,但AI2O3基板的熱導率低,熱膨脹系數和Si不太匹配;BeO雖然具有優良的綜合性能,但其較高的生產成本和劇毒的缺點限制了它的應用推廣。因此從性能、成本和環保等因素考慮,二者已不能完全滿足現代電子器件發展的需要。近年來,各國學者又逐漸開發出AIN、LTCC等材料,以適應高速發展的電子器件領域,各種陶瓷封裝材料的基本性能如表所示。
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