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先進電子封裝用聚合物材料研究進展2010全國半導體器件技術研討會，杭州，2010.07.16報告內容

一、電子封裝技術對封裝材料的需求二、高性能環(huán)氧塑封材料三、液體環(huán)氧底填料四、聚合物層間介質材料五、多層高密度封裝基板材料六、光波導介質材料結束語小型化輕薄化高性能化多功能化高可靠性低成本DIPQFPBGA/CSPPGA/BGA60-70’S80’s90’s00’s

微電子封裝技術--發(fā)展現狀與趨勢MCM/SiP05’s

微電/光子混合封裝技術

聚合物封裝材料的重要作用

關鍵

性

封

裝

材

料1、高性能環(huán)氧塑封材料5、導電/熱粘結材料3、高密度多層封裝基板......2、層間介電絕緣材料4、光波傳導介質材料9H:HighThermalStabilityHighDimensionalStabilityHighTgsHighMechanicalPropertiesHighElectricalInsulatingHighChemicalPurityHighOpticalTransparencyHighSolubilityHighAdhesive9L:LowViscosityLowCuringTemperatureLowDielectricConstant

LowThermalExpansion

LowMoistureAbsorptionLowStressLowIonContentsLowPriceLowShrinkage

聚合物封裝材料的性能需求

二、高性能環(huán)氧模塑材料

1、本征阻燃化：無毒無害

2、耐高溫化：260-280

oC

3、工藝簡單化:低成本、易加工

環(huán)氧塑封材料的無鹵阻燃化WEEE&RoHS燃燒有毒氣體大量煙塵不利火災疏散救援工作環(huán)氧樹脂的阻燃性

本征阻燃性環(huán)氧塑封材料玻璃化溫度介電常數吸水率650℃殘?zhí)縤nN2FBE/FBN151℃3.80.2755.8％PBE/PBN129℃4.20.3632.7％FBEFBN極限氧指數UL-9437.6V-035.9V-1本征阻燃性環(huán)氧塑封材料

Wateruptake%SiO2%FseriesBseries80%0.130.1481%0.120.1383%0.080.1185%0.070.10樣品尺寸：φ50*3mm測試條件：沸水中浸泡8小時本征阻燃性環(huán)氧樹脂的阻燃機理主鏈中含有聯苯結構和苯撐結構的酚醛型環(huán)氧樹脂和酚醛型環(huán)氧固化劑在固化反應后形成了高度阻燃的網絡結構，其阻燃性主要歸功于在高溫下的低彈性和高抗分解性導致燃燒時形成穩(wěn)定的泡沫層。泡沫層主要由樹脂體，炭和分解時產生的揮發(fā)性物質構成，有效地阻隔了熱傳遞。

高耐熱PI塑封材料注射溫度：360oC注射壓力：150MPa模具溫度：150oC拉伸強度MPa拉伸模量GPa斷裂伸長率%彎曲強度MPa彎曲模量GPa注塑件1002.9501423.2模壓件993.07.41523.4薄膜1082.37.4--

三、液體環(huán)氧底填料

環(huán)氧底填料的填充工藝1、毛細管流動型填充工藝

a)標準毛細管流動填充

b)真空輔助毛細管填充

c)加壓輔助毛細管填充

d)重力輔助毛細管填充2、非流動型填充工藝3、模壓填充工藝4、圓片級填充工藝環(huán)氧底填料成為工藝成敗的關鍵因素1、粘度：4000-5000mPa.s(25oC)2、玻璃化溫度：150℃3、熱膨脹系數：20ppm/℃。4、彎曲模量：9.5GPa。5、吸水率：0.8%(85℃/85RH/72h)6、室溫保存時間：13000-15000cps（25℃/16h）7、低溫保存時間：16000-18000cps

（-40℃/6months）典型Underfill材料的性能

四、Low-k層間介質材料

1、光敏聚酰亞胺樹脂

2、光敏BCB樹脂

3、光敏PBO樹脂

聚酰亞胺在電子封裝中的應用

1、芯片表面鈍化保護；

2、多層互連結構的層間介電絕緣層（ILD）；

3、凸點制作工藝

4、應力緩沖涂層；

5、多層封裝基板制造

PI在FC-BGA/CSP中的典型應用

PSPI樹脂的光刻工藝非光敏性PI樹脂光敏性PI樹脂

化學所層間介質樹脂的研究國產正性PSPI樹脂的光刻圖形光敏性苯并環(huán)丁烯(BCB)樹脂光敏性BCB樹脂的化學過程

光敏性BCB樹脂的光刻工藝

五、高密度封裝基板

1、低介電常數與損耗

2、耐高溫化：>260

oC

3、多層高密度化

先進聚合物封裝基板微孔連接微細布線多層布線薄型化封裝基板對材料性能的要求封裝技術發(fā)展無鉛化高密度化高速高頻系統(tǒng)集成化高韌性高Tg低介電常數低吸水率綜合性能優(yōu)異低CTE微細互聯多層化薄型化高頻信號集膚效應信號衰減多類型系統(tǒng)混雜植入無源有源器件回流焊溫度提高約30oC液態(tài)經歷時間延長降溫速率加快優(yōu)點：加工性能好成本低缺點：Tg低（~150oC）韌性差封裝基板用基體樹脂環(huán)氧樹脂BT樹脂PI樹脂優(yōu)點：Tg較高（~200oC）缺點：韌性差優(yōu)點：高Tg（~300oC）高力學性能綜合性能優(yōu)異缺點：加工困難優(yōu)點：

1）耐高溫:可耐受無鉛焊接溫度及耐受熱沖擊實驗（240-270oC)；

2）力學性能高，尺寸穩(wěn)定性好，熱膨脹系數小，翹曲度小，平整性好；

3）化學穩(wěn)定性好，可耐受電鍍液的侵蝕及其它化學品的腐蝕；

4）電性能優(yōu)良，e,tand低，高頻穩(wěn)定；

5）本征性阻燃，不需要添加阻燃劑，環(huán)境友好。

6）適于高密度互連（HDI）的積層多層板（BUM）的基板。高密度PI封裝基板材料

有芯板無芯板PI/Glass芯板積層樹脂Tg，oC≥260Tg，oC≥260介電常數≤4.4介電常數≤2.7線寬，μm≤17線寬，μm≤3線間距，μm≤75/75線間距，μm≤15/15層數2~4層數2焊間距，mm≤1.00焊間距，mm≤0.18PI無芯基材積層樹脂Tg，oC≥260Tg，oC≥260介電常數≤4.46介電常數≤2.7線寬，μm≤17線寬，μm≤3線間距，μm≤75/75線間距，μm≤15/15層數2~3層數2焊間距，mm1.27~1.00焊間距，mm≤0.18高密度封裝基板的性能測試依據測試條件類別技術指標熱循環(huán)JESD22-A104-B-55~125oC（B）基板/芯片≥500次熱循環(huán)JESD22-A104-B-0~125oC（K）基板/芯片≥700次熱沖擊JESD22-A106-A-55~125oC（C）基板/芯片≥500次焊錫浸漬IPC-TN-6502.6.8288oC，10Sec基板≥5次回流焊255oC，Max.20Sec基板/芯片≥2次高溫儲存JESD22-A103-B150oC基板≥500小時高濕熱JESD22-A101-B85oC/85%RH基板≥500小時高濕熱JESD22-A101-B85oC/85%RH/5.5V基板≥500小時代表性封裝基板性能42化學所PI封裝基板樹脂研究熱塑性聚酰亞胺熱固性聚酰亞胺PI封裝基板材料性能性能HTPI-3/EGHGPI-3/EGTg，oC288299T5，oC488474CTE，ppm/oC11,5012,65彎曲強度，MPa730604彎曲模量，GPa24.218.6沖擊強度，kJ/m25459介電常數，（1MHz）4.34.2介電損耗，（1MHz）0.00690.0063介電強度，kV/mm2925體積電阻率，Ω·cm~1016~1016表面電阻率，Ω~1016~1016吸水率，%0.600.53剝離強度，N/mm1.231.38288oC熱分層時間（CCL），min16>60

六、光波導介質材料

PI光波傳導介質材料PI光波傳導材料的典型性能PId(μm)anTE

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PI-14.18