只有制備出各項性能優(yōu)異的封裝材料,才能實現(xiàn)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(yōu)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(shù)ε。信號傳輸速度與基板材料的介電常數(shù)和信號傳輸距離有關,介電常數(shù)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(zhì)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(fā)熱的效應上,介電損耗低能夠大大降低基板的發(fā)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(fā)熱量增加,基板材料熱導率越高,能夠有效散發(fā)芯片發(fā)出熱量。
(4)適宜的熱膨脹系數(shù)。電路工作時,由于熱膨脹系數(shù)不同會產(chǎn)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(shù)匹配。
(5)良好的力學性能?;宀牧闲枰哂辛己玫膹澢鷱姸群蛷椥阅A?,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(shù)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(shù)和Si不太匹配;BeO雖然具有優(yōu)良的綜合性能,但其較高的生產(chǎn)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(huán)保等因素考慮,二者已不能完全滿足現(xiàn)代電子器件發(fā)展的需要。近年來,各國學者又逐漸開發(fā)出AIN、LTCC等材料,以適應高速發(fā)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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