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电子元器件及材料 |
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环氧模塑料与集成电路形成互动发展 |
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| http://cn.newmaker.com
9/13/2006 10:03:00 AM
佳工机电网
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在电子技术日新月异的变化潮流下，集成电路向着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展，因而对集成电路的封装也提出了愈来愈高的要求。而集成电路封装技术的进步又极大地促进了集成电路水平的提高，深刻地影响着集成电路前进的步伐。作为集成电路封装的关键材料和技术，环氧模塑料与集成电路形成了互动发展的良好势头。
半导体微电子技术为现代科技、军事、国民经济和人们的日常工作与生活开创了前所未有的发展基础和条件，一直保持着良好的发展势头，近年我国以30％以上的速度逐年递增。电子封装伴随着电路、器件和元件的产生而产生、伴随其发展而发展，最终发展成当今的封装行业，特别是环氧模塑料子产业。半导体芯片只是一个相对独立的个体，为完成它的电路功能，必须与其他芯片、外引线连接起来。现代电子技术的发展使集成度迅猛增加，一个芯片上引出线高达千条以上，信号传输时间、信号完整性成为十分重要的问题。集成度的增加使芯片上能量急剧增加，每个芯片上每秒产生的热量高达10J以上，因而如何及时散热使电路在正常温度下工作成为一个重要问题。有些电路在恶劣的环境(水汽、化学介质、辐射、振动)下工作，这就需要对电路进行特殊的保护。
要充分发挥半导体芯片的功能，对半导体集成电路和器件的封装是必不可少的。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说，以环氧模塑料为主要材料的电子封装起的就是这个作用，电子封装的4大功能为：为半导体芯片提供信号的输入和输出通路；提供热通路，散逸半导体芯片产生的热量；接通半导体芯片的电流通路；提供机械支撑和环境保护。可以说电子封装直接影响着集成电路和器件的电、热、光和力学性能，还影响其可靠性和成本。同时，电子封装对系统的小型化常起到关键作用。因此，集成电路和器件要求电子封装具有优良的电性能、热性能、力学性能和光性能，同时还必须具有高的可靠性和低的成本。无论在军用电子元器件中还是在民用消费类电路中，电子封装都有着举足轻重的地位，概括起来即基础地位、先行地位和制约地位。
集成电路越发展越显示出电子封装的重要作用。一般说来有一代整机便有一代电路和一代电子封装。要发展微电子技术、要发展大规模集成电路，必须解决好3个关键问题：芯片设计、芯片制造加工工艺和封装，三者缺一不可、必须协调发展。根据封装材料的不同，电子封装可分为塑料封装、陶瓷封装和金属封装3种，其中后2种为气密性封装，主要用于航天、航空及军事领域，而塑料封装则广泛使用于民用领域。由于塑料封装半导体芯片的材料成本低，又适合于大规模自动化生产，近年来无论晶体管或集成电路都已越来越多地采用塑料封装，陶瓷和金属封装正在迅速减少。随着低应力、低杂质含量，高粘接强度塑封料的出现，部分塑料封装的产品已可满足许多在不太恶劣环境中工作的军用系统的要求，这将使过去完全由陶瓷和金属封装一统天下的军品微电子封装也开始发生变化。现在整个半导体器件90%以上都采用塑料封装，而塑料封装材料中90％以上是环氧塑封料，这说明环氧塑封料已成为半导体工业发展的重要支柱之一。
电子材料是发展微电子工业的基础，作为生产集成电路的主要结构材料——环氧塑封料随着芯片技术的发展也正在飞速发展，并且塑封料技术的发展将大大促进微电子工业的发展。目前集成电路正向高集成化、布线细微化、芯片大型化及表面安装技术发展，与此相适应的塑封料研究开发趋势是使材料具有高纯度、低应力、低膨胀、低a射线、高耐热等性能特征。用于塑料封装的环氧树脂树脂的选择原则是：在宽的温度、频率范围内，具有优良的介电性能；具有较好的耐热性、耐寒性、耐湿性、耐大气性、耐辐射性以及散热性；具有与金属、非金属材料基本相匹配的热膨胀系数，粘接性好；固化过程中收缩率要小，尺寸要稳定；不能污染半导体器件表面及具有较好的加工性能。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家认为，环氧塑封料是由环氧树脂及其固化剂酚醛树脂等组分组成的模塑粉，它在热的作用下交联固化成为热固性塑料，在注塑成形过程中将半导体芯片包埋在其中，并赋予它一定结构外形，成为塑料封装的半导体器件。它是国外在20世纪70年代初研究开发的新产品。用塑料封装方法生产晶体管、集成电路(IC)、大规模集成电路(LIC)、超大规模集成电路(VLIC)等在国内外已广泛使用并成为主流。当今世界每年用于封装用的环氧塑封料大约30万吨。
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