集成電路先進(jìn)封裝材料PPT全套教學(xué)課件

電子封裝材料及其制備工藝一課程的性質(zhì)及任務(wù)

本課程為電子封裝與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生的一門(mén)核心專業(yè)必修課，面向信息電子制造/電子制造產(chǎn)業(yè)，涉及集成電路先進(jìn)封裝關(guān)鍵材料及其應(yīng)用，包括電子封裝材料的種類、性質(zhì)、功能、新技術(shù)與材料發(fā)展及相關(guān)工藝等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，初步地掌握先進(jìn)電子封裝材料分類、性能及一些基本知識(shí)和工藝，同時(shí)了解目前電子封裝材料研究的熱點(diǎn)及前沿、國(guó)內(nèi)外電子封裝材料企業(yè)，為綠色電子材料的設(shè)計(jì)、加工及應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。二、內(nèi)容提要《電子封裝材料及其制備工藝》從集成電路先進(jìn)封裝用材料著手，較詳細(xì)地介紹電子器件封裝用的各類材料，包括：光敏材料、芯片黏接材料、包封保護(hù)材料、熱界面材料、硅通孔相關(guān)材料、電鍍材料、靶材、微細(xì)連接材料及助焊劑、化學(xué)機(jī)械拋光液、臨時(shí)鍵合材料、晶圓清洗材料、芯片載體材料等。

(美)DanielLu//陳明祥.《先進(jìn)封裝材料》,機(jī)械工業(yè)出版社，2012年第1版周良知編.《微電子器件封裝—封裝材料與封裝技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社，2006年第1版3.中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)分會(huì)叢書(shū)編委會(huì)組編.《微電子封裝技術(shù)》,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2011年第2版李可為編.《集成電路芯片封裝技術(shù)》,電子工業(yè)出版社，2013年第2版5.(美)RichardK.Ulrich//李虹.《高級(jí)電子封裝》，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年第1版6.王謙等，電子工業(yè)出版社，2021-09-01三、參考書(shū)目考試期末考試（70%）+平時(shí)成績(jī)（30%）要求：按時(shí)認(rèn)真上課。第1章緒論第2章光敏材料第3章芯片黏接材料第4章包封保護(hù)材料第5章熱界面材料第6章硅通孔相關(guān)材料第7章電鍍材料第8章靶材第9章微細(xì)連接材料及助焊劑第10章化學(xué)機(jī)械拋光液第11章臨時(shí)鍵合材料第12章晶圓清洗材料第13章芯片載體材料（略講）第1章緒論目錄1.1IC產(chǎn)業(yè)及IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)1.2IC先進(jìn)封裝1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述1.1IC產(chǎn)業(yè)及IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室(威廉·肖克利、約翰·巴頓、沃爾特·布拉頓)，發(fā)明第一只晶體管（transistor）；1956年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1958年，第一塊IC(杰克·基爾比，2000年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))。歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)，成巨無(wú)霸產(chǎn)業(yè)。1.1IC產(chǎn)業(yè)及IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)圖1-1全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模（美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）發(fā)布數(shù)據(jù)，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)提供）

IC產(chǎn)業(yè)被視為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心產(chǎn)業(yè)之一，是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，是衡量國(guó)家或地區(qū)現(xiàn)代化程度及綜合國(guó)力的標(biāo)志。應(yīng)用：計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子等中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（CSIA）

圖1-2

中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模（數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）集成電路產(chǎn)業(yè)鏈IC生產(chǎn)制造流程

IC設(shè)計(jì)ICdesignhouse晶圓制造：Foundry封裝測(cè)試：PackagingandTest整機(jī)制造投放市場(chǎng)圖1-3

IC產(chǎn)業(yè)鏈

封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)占比1/3圖1-4中國(guó)IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)規(guī)模

1.2

IC先進(jìn)封裝1.2.1

倒裝芯片封裝1.2.2圓片級(jí)封裝1.2.3三維集成封裝封裝是將芯片（半導(dǎo)體/集成電路）包封在某一種標(biāo)準(zhǔn)組件中的方法，通過(guò)這種包封，半導(dǎo)體芯片可以用于終端產(chǎn)品。?電互連?機(jī)械支撐?機(jī)械和環(huán)境保護(hù)?導(dǎo)熱通道?實(shí)現(xiàn)空間尺度的變化?完成系統(tǒng)集成的功能封裝的基本功能封裝的層次一級(jí)封裝的主要互連技術(shù)?互連密度高?互連長(zhǎng)度短?信號(hào)傳輸快，損耗低封裝類型—封裝外殼封裝形式發(fā)展IntelCPU發(fā)展歷程1.2

IC先進(jìn)封裝圖1-5全球2019—2025年先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來(lái)源：YoleDevelopment報(bào)告）三維封裝1.2

IC先進(jìn)封裝傳統(tǒng)封裝：LF(LeadFrame),基于WB(WireBonding)的BGA先進(jìn)封裝：FC,WLP,TSV3DIntegration,

SiP28先進(jìn)封裝先進(jìn)封裝AdvancedPackage也稱為高密度先進(jìn)封裝HDAP（HighDensityAdvancedPackage），是當(dāng)今芯片封裝發(fā)展的red，受整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的高度關(guān)注。先進(jìn)封裝定義：采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和先進(jìn)的集成工藝，對(duì)芯片進(jìn)行封裝級(jí)重構(gòu)，并且能有效提高系統(tǒng)功能密度的封裝。先進(jìn)封裝特點(diǎn)：1.不采用傳統(tǒng)的封裝工藝，例如：無(wú)BondingWire2.封裝集成度高，封裝體積小3.內(nèi)部互聯(lián)短，系統(tǒng)性能得到提升4.單位體積內(nèi)集成更多功能單元，有效提升系統(tǒng)功能密度29先進(jìn)封裝先進(jìn)封裝的四要素：BumpRDLWaferTSV1.2.1

倒裝芯片封裝指基于凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)芯片與芯片載體互聯(lián)的形式。高速信號(hào)處理、散熱特性、小型化有優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于CPU，GPU，F(xiàn)PGA，DSP，AP，LED。源于20世紀(jì)60年代IBM

C4技術(shù)。1.2.1

倒裝芯片封裝圖1-6典型倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2

圓片級(jí)封裝WLPITRS定義：(1)封裝和測(cè)試是基于圓片（或圓片形式）實(shí)現(xiàn)的。（2）封裝后形成的單個(gè)封裝體可以直接應(yīng)用于電路組裝工藝。亦稱晶圓級(jí)封裝，分為I/O端Fan-in，F(xiàn)an-out，IPD(IntegratedPassiveDevices)及各類傳感器圓片級(jí)封裝。EPROM,模擬芯片、RF及集成無(wú)源器件、MEMS，普遍采用WLP。EPROM：ErasableProgrammableReadOnlyMermory1.2.2

圓片級(jí)封裝WLP圖1-7圓片級(jí)封裝示意圖（來(lái)源：Infineon公司的扇出型圓片級(jí)封裝——eWLB）eWLB:embeddedWaferLevelBallGridArray1.2.3

三維集成縮短互連線總長(zhǎng)度，短短互連延遲，降低互連功耗，減小集成面積，進(jìn)一步促進(jìn)小型化。按封裝和集成層次劃分：CoC，PoP。CoC，ChiponChip;PoP,PackageonPackage1.2.3

三維集成圖1-8芯片堆疊1.2.3

三維集成圖1-9疊層封裝（a）下封裝為引線鍵合形式的疊層封裝（b）下封裝為倒裝鍵合形式的疊層封裝三維封裝的發(fā)展1.2.3

三維集成材料：傳統(tǒng)鍵合引線，芯片黏接材料，芯片載體，微細(xì)連接材料，包封保護(hù)材料。若為倒裝互連，還包括互連凸點(diǎn)及底部填充料。1.2.3

三維集成TSV產(chǎn)品三星電子64GBDDR4RDIMM，美國(guó)賽靈思(Xilinx)2.5DSiinterposerFPGA（Virtex-72000T,RFMEMS）。圖1-10

DRAM截面結(jié)構(gòu)（來(lái)源：三星電子（SamsungElectronics）報(bào)告）DualDataRateRegisteredDualIn-lineMemoryModuleXilinxVirtex7FPGA中的2.5D集成?StackedSiliconInterconnect基于硅通孔互連的三維封裝?TSV/TGV？?Through-Silicon/Glass-Via（TSV/TGV）/Through-wafer-interconnection/Through-via-interconnection?一種互連技術(shù)?3DPackaging/Integration?高速；低功耗；…TSV的核心技術(shù)TXVfamily摩爾定律的后續(xù)？從系統(tǒng)級(jí)封裝到異質(zhì)集成封裝層次變遷中道(Middle-End)制程的提出IDM及設(shè)計(jì)公司的創(chuàng)新Fab廠、OSAT及終端產(chǎn)品公司的創(chuàng)新各研究機(jī)構(gòu)的探索實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成的多樣化手段?無(wú)TSV（TSV-less）的異質(zhì)集成技術(shù)?基于TSV的集成技術(shù)（CoWoS等）TSMC-InFOIntegratedFanout（集成扇出型封裝）Intel-EMIBEMIB:EmbededMulti-dieinterconnectBridge（嵌入式多芯片互連橋）Sibridge替代Si轉(zhuǎn)接板方案（制造成本↓，工藝復(fù)雜性↓）-高密度、高帶寬、低成本互連Samsung-RDLinterposerRDLinterposer(再布線層轉(zhuǎn)接板)-面向高性能計(jì)算等應(yīng)用的低成本封裝方案基于TSV技術(shù)的異質(zhì)集成Xilinx-Virtex7FPGA2.5D,SiinterposerTSMC-CoWoSCoWoS:Chip-on-wafer-on-substrate（基板上晶圓疊加芯片）-基于TSVinterposer的多芯片晶圓級(jí)系統(tǒng)集成(WLSI：wafer-levelsystemintegration)Intel-Foveros?英特爾酷睿處理器“Lakefield”Intel-Co-EMIBEMIB+FOVEROS→Co-EMIB-EMIB(芯片間的橫向互連）+Foveros（芯片3D堆疊）巨頭們的先進(jìn)封裝技術(shù)解讀

/wiki/WikiChip1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述SEMI協(xié)會(huì)封裝材料成本：40%~60%外圍封裝結(jié)構(gòu)及封裝工藝中需要相關(guān)材料先進(jìn)封裝中材料成本分析?按照產(chǎn)品別存在差異。1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述圖1-11

先進(jìn)封裝中所涉及的材料及部位示意圖1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述按材料在最終產(chǎn)品存在與否及作用：主材料（直接材料）和輔材料（輔助材料或間接材料）主材料：形成元器件主體主要原材料，保留。輔材料：起輔助作用，最后不參與構(gòu)成完成封裝的電子元器件。1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述章節(jié)號(hào)章節(jié)名稱說(shuō)明備注第2章光敏材料包括介質(zhì)層材料、鈍化層材料及光刻掩模材料介質(zhì)層材料、鈍化層材料為主材料光刻掩模材料為輔材料第3章芯片黏接材料包括貼片膠、貼片膜、焊料等主材料第4章包封保護(hù)材料包括環(huán)氧塑封料、底部填充料等主材料第5章熱界面材料TIM材料主材料第6章硅通孔相關(guān)材料包括硅通孔的絕緣層、介質(zhì)層、種子層等主材料第7章電鍍材料包括TSV填充電鍍液、凸點(diǎn)電鍍液及電鍍陽(yáng)極材料等輔材料第8章靶材主要包括濺射靶材輔材料第9章微細(xì)連接材料及助焊劑包括微凸點(diǎn)及助焊劑材料等主材料第10章化學(xué)機(jī)械拋光液主要指TSV拋光材料輔材料第11章臨時(shí)鍵合膠封裝工藝中輔助或臨時(shí)鍵合材料輔材料第12章晶圓清洗材料主要包含PRStripper等清洗材料輔材料第13章芯片載體材料基板及Interposer等芯片載體材料主材料表1-1本書(shū)包含的先進(jìn)封裝材料分類及說(shuō)明光敏材料-光敏絕緣介質(zhì)材料光敏材料-光阻材料（光刻膠）包封保護(hù)材料-底部填充料包封保護(hù)材料-環(huán)氧模塑料包封保護(hù)材料-NCP/NCF包封保護(hù)材料-熱界面材料電鍍材料-TSV電鍍材料電鍍材料-凸點(diǎn)電鍍材料濺射靶材微細(xì)連接材料-凸點(diǎn)材料化學(xué)機(jī)械拋光液臨時(shí)鍵合膠硅通孔相關(guān)材料-無(wú)機(jī)介質(zhì)絕緣層材料硅通孔相關(guān)材料-TSV粘附層和種子層晶圓清洗材料互連基板材料先進(jìn)封裝用材料別現(xiàn)狀集成電路先進(jìn)封裝材料發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研組調(diào)研的企業(yè)、高校和科研院所清單類別公司名稱先進(jìn)封裝材料及相關(guān)產(chǎn)品

先進(jìn)封裝生產(chǎn)企業(yè)江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司FC、MIS封裝產(chǎn)品江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司凸點(diǎn)及WLCSP產(chǎn)品通富微電子股份有限公司FC、凸點(diǎn)及WLCSP產(chǎn)品華天科技（昆山）電子有限公司FC、CIS、指紋傳感器及模組、圓片級(jí)MEMS傳感器封裝測(cè)試、凸點(diǎn)、WLCSP等華天科技（西安）有限公司凸點(diǎn)及WLCSP產(chǎn)品蘇州晶方半導(dǎo)體科技股份有限公司W(wǎng)LCSP封裝及測(cè)試華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司系統(tǒng)級(jí)封裝/集成先導(dǎo)技術(shù)研究，包括2.5D/3DTSV互連及集成關(guān)鍵技術(shù)、WLCSP、SiP產(chǎn)品應(yīng)用等研發(fā)類別公司名稱先進(jìn)封裝材料及相關(guān)產(chǎn)品

先進(jìn)封裝用材料生產(chǎn)及研發(fā)單位浙江中納晶微電子科技有限公司晶圓臨時(shí)鍵合膠/膠帶、晶圓臨時(shí)鍵合隔離膜等寧波江豐電子材料有限公司集成電路芯片制造用超高純金屬材料及濺射靶材的研發(fā)與生產(chǎn)寧波康強(qiáng)電子股份有限公司各類半導(dǎo)體塑封引線框架、鍵合絲、電極絲和生產(chǎn)框架所需的專用設(shè)備等的生產(chǎn)有研億金新材料有限公司高純金屬濺射靶材工程化研發(fā)與生產(chǎn)安集微電子（上海）有限公司化學(xué)機(jī)械拋光液上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司TSV、Bumping等晶圓電鍍、光刻膠剝離清洗等工藝所需高純電子化學(xué)品江蘇中鵬新材料股份有限公司塑封材料連云港華威電子集團(tuán)有限公司塑封材料江蘇華海誠(chéng)科新材料有限公司塑封材料天津百恩威新材料科技有限公司微波功率器件、集成功率模塊、T/R模塊等器件的封裝基座及外殼等德邦科技有限公司底部填充材料、熱界面材料等安捷利實(shí)業(yè)有限公司柔性基板材料天永誠(chéng)高分子材料有限公司電子元器件黏接密封膠、硅脂、硅樹(shù)脂、線路板涂覆膠、耐紫外線耐老化耐腐蝕膠、防潮防水膠等清華大學(xué)先進(jìn)封裝技術(shù)與材料研發(fā)與教學(xué)武漢大學(xué)先進(jìn)封裝技術(shù)與材料研發(fā)與教學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)封裝技術(shù)與材料研發(fā)與教學(xué)中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所陶瓷外殼研發(fā)、生產(chǎn)及圓片級(jí)MEMS傳感器封裝測(cè)試中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所電子元器件關(guān)鍵工藝設(shè)備技術(shù)、設(shè)備整機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)用工藝研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造北京微電子技術(shù)研究所封裝測(cè)試、可靠性試驗(yàn)、失效分析、MEMS器件加工等技術(shù)服務(wù)先進(jìn)封裝材料分類編號(hào)封裝材料類別說(shuō)明調(diào)研單位M1光敏材料包括介質(zhì)層材料、鈍化層材料及光刻掩模版材料浙江中納晶微電子科技有限公司煙臺(tái)德邦科技有限公司M2包封保護(hù)材料包括塑封材料、底部填充料、TIM、芯片互連有機(jī)材料等江蘇中鵬新材料股份有限公司煙臺(tái)德邦科技有限公司通富微電子股份有限公司M3電鍍材料包括TSV填充電鍍液、凸點(diǎn)電鍍液、凸點(diǎn)電鍍靶材等上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司M4靶材包括濺射靶材等有研億金新材料有限公司M5微細(xì)連接材料包括凸點(diǎn)及Flux材料等清華大學(xué)江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司寧波康強(qiáng)電子股份有限公司M6化學(xué)機(jī)械拋光液主要指TSV拋光材料安集微電子（上海）有限公司M7臨時(shí)鍵合膠封裝工藝中的輔助或臨時(shí)鍵合材料浙江中納晶微電子科技有限公司M8硅通孔相關(guān)材料包括刻孔材料、介質(zhì)層、種子層等天水華天微電子股份有限公司M9晶圓清洗材料主要包含PRStripper和TSV通孔清洗劑等上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司M10封裝基板有機(jī)基板、硅基板等關(guān)鍵材料中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所第2章光敏材料1.1IC產(chǎn)業(yè)及IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室(威廉·肖克利、約翰·巴頓、沃爾特·布拉頓)，發(fā)明第一只晶體管（transistor）；1956年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1958年，第一塊IC(杰克·基爾比，2000年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))。SIA、

CSIAIC生產(chǎn)制造流程封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)占比1/3復(fù)習(xí)：第１章緒論封裝及其作用一級(jí)封裝的主要互連技術(shù)封裝外殼IC先進(jìn)封裝三維集成里所用的材料TSV帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)TSV的核心技術(shù)、材料及設(shè)備TXVTSMC-InFO、Intel-EMIB、Samsung-RDLinterposer、基于TSV技術(shù)的異質(zhì)集成、TSMC-CoWoS、Intel-Foveros、EMIB+FOVEROS→Co-EMIB1.2

IC先進(jìn)封裝封裝材料成本：先進(jìn)封裝中所涉及的材料主材料（直接材料）和輔材料（輔助材料或間接材料）1.3

IC先進(jìn)封裝材料概述光敏材料：對(duì)特定波段的光輻射敏感，吸收光子能量而發(fā)生光敏反應(yīng)，引發(fā)相應(yīng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性改變的光學(xué)材料。根據(jù)作用分類：光敏絕緣介質(zhì)材料（PhotoSensitiveDielectricMaterial），主材料光阻材料（PhotoResistMaterial），輔材料目錄2.1光敏絕緣介質(zhì)材料2.2光刻膠主要應(yīng)用在WLCSP、FoWLP、IPD

WLP中，作為主要介質(zhì)材料，同時(shí)作為芯片機(jī)械支撐材料。即用光敏絕緣介質(zhì)材料來(lái)制造介質(zhì)層。2.1光敏絕緣介質(zhì)材料2.1光敏絕緣介質(zhì)材料2.1.1

光敏絕緣介質(zhì)材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用2.1.2光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性2.1.3新技術(shù)與材料發(fā)展2.1.1

光敏絕緣介質(zhì)材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用WLP中，晶圓表面鈍化層、晶圓信號(hào)排布再布線結(jié)構(gòu)中介質(zhì)都需要光敏絕緣介質(zhì)材料來(lái)制造。圖2-1典型的圓片級(jí)封裝模塊的結(jié)構(gòu)2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用主要材料：光敏PI（PSPI），BCBPSPI，最大用戶Intel，作為介質(zhì)來(lái)制造凸點(diǎn)或銅柱類的微細(xì)連接再布線層。大尺寸芯片。BCB（陶氏化學(xué)，常用于MEMS器件WLP的介質(zhì)材料）。小尺寸芯片。OSAT，ASE，Amkor,SPIL(矽品)，星科金朋使用。封裝制造企業(yè)：TSMC，TI，SamsungElectronics，臺(tái)灣晶材(Xintec)，中芯國(guó)際（SMIC），江蘇長(zhǎng)電/江陰長(zhǎng)電（JCET/JCAP），蘇州晶方半導(dǎo)體科技有限公司（蘇州晶方）。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用BCB供應(yīng)商，美國(guó)陶氏唯一供應(yīng)商。PSPI：日本富士膠片F(xiàn)ujifilm（最大，），HD微系統(tǒng)公司(HDMicrosystem，日立化成HitachiChemical和杜邦Dupont合資)，AZ電子材料有限公司（AZElectronicsMaterials），旭化成電子材料株式會(huì)社(AsahiKaseiE-Material)，東麗株式會(huì)社(Toray)，中國(guó)臺(tái)灣律勝科技有限公司（用于FPC,PCB，IC基板制造）2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）優(yōu)勢(shì)：高溫穩(wěn)定性、良好機(jī)械性能，高Tg，較高化學(xué)收縮率和較好吸潮性能。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性表2-1東麗株式會(huì)社不同型號(hào)的PSPI的材料特性型號(hào)LT-6100LT-6300LT-6500LT-6600類別低應(yīng)力型高光敏型高Tg型低應(yīng)力及稍高Tg型抗拉強(qiáng)度MPa（200℃）100110121112伸長(zhǎng)率170℃固化%30303030200℃固化%20202020250℃固化%20202020楊氏模量GPa（200℃）2.62.63.42.9熱膨脹系數(shù)（CTE）ppm/℃（200℃）70616560殘余應(yīng)力170℃固化MP固化MP固化MPa252339265%失重溫度200℃固化℃382374393367250℃固化℃388380412371Tg（TMA）200℃固化℃160180232194250℃固化℃201287212介電常數(shù)（200℃）3.73.43.13.4體積電阻Ω·cm>1016>1016>1016>1016表面電阻Ω/□>1016>1016>1016>1016擊穿強(qiáng)度kV/mm>420395>420>420水吸收率%（200℃）1.71.31.11.62.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）傳統(tǒng)PI不具備光敏性，圖形化時(shí)要與光刻膠配合使用。PI上涂光刻膠，圖形化處理光刻掩蔽層，刻蝕PI，移除光刻膠，PI上留下圖形。PSPI，節(jié)省3~4道工藝，加工精度高，降低成本。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）圖2-2

PI與PSPI工藝對(duì)比2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）按化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：分為負(fù)性PSPI和正性PSPI。按化學(xué)結(jié)構(gòu)：含光敏基團(tuán)PSPI（主鏈或側(cè)鏈引入）和自增感型PSPI2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）1)負(fù)性PSPI一般為光交聯(lián)型光敏劑，光敏樹(shù)脂溶解性隨光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行而降低，圖形與掩模板相反。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）1)負(fù)性PSPI圖2-3負(fù)性PSPI與掩模版的對(duì)比2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）1)負(fù)性PSPI分為酯型，離子型和自感型三大類。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）1)負(fù)性PSPI公司商品名類型曝光量/（mJ/cm2）亞胺化溫度/℃留膜率/%AsahiPimel酯型負(fù)性PSPI30035050DupontPyralin酯型負(fù)性PSPI20035050OCGProbimide酯型負(fù)性PSPI15035060TorayPhotoneece離子型負(fù)性PSPI25035060AmocoUltradel自增感型負(fù)性PSPI23035092波米科技ZKPI———92表2-2典型PSPI的材料特性2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）酯型負(fù)性PSPI：最早出現(xiàn)，西門(mén)子公司的Rubner將對(duì)UV敏感的光敏性醇與均苯二酐反應(yīng)制得二酸二酯，酰氯化后與芳香二胺反應(yīng)得高子鏈，生成穩(wěn)定的聚酰胺酯(PAE)。

圖2-4酯型負(fù)性PSPI的合成過(guò)程有較好的流平性和成膜性，膜收縮率大，分辨率5~10mm，感光度低。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）離子型負(fù)性PSPI:聚酰胺酸和含有丙烯酸脂或甲基丙烯酸酯的叔胺組成。圖2-5離子型負(fù)性PSPI分子式優(yōu)點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好，電絕緣性好，制造簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)商品化；缺點(diǎn)是光敏基團(tuán)會(huì)脫落，膜損失率比較高，分辨力下降。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）自感型負(fù)性PSPI:機(jī)理是酮羰基受UV激發(fā)后，奪取鄰位烷基上的氫基產(chǎn)生自由基，再發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程2-6圖2-6酮羰基光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：不需要胺化，制造工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高，更適用于微細(xì)化發(fā)展線路。缺點(diǎn)：對(duì)曝光燈源波長(zhǎng)敏感度不高。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）正性PSPI:所用光敏劑一般為光降解型光敏劑，光敏樹(shù)脂溶解性隨著光化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行而提高，所得圖形與掩模板相同。圖2-7正性PSPI與掩模版的對(duì)比2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）負(fù)性PSPI易得到厚膜，正性PSPI具有更高分辨力及在堿性溶液下即可顯影（無(wú)須有機(jī)溶劑），需求量增加。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）正性PSPI分類:鄰硝基芐酯型，重氮萘醌磺酸酯（DNQ）型、聚異酰亞胺型、環(huán)丁基亞胺樹(shù)脂型。鄰硝基芐酯型正性PSPI：能夠在UV下重排，分解成可溶性羧酸和醛。反應(yīng)過(guò)程2-8：2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）圖2-8

鄰硝基芐酯型正性PSPI的光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程分辨率高，可達(dá)1mm，敏感度差，曝光時(shí)間長(zhǎng)。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）DNQ型正性PSPI：較好溶解性的PI和抑制溶解劑重氮萘醌磺酸酯類化合物（DNQ）合成。光作用下，DNQ發(fā)生變化形茚酸類物質(zhì)，失去對(duì)PI的抑制劑作用，PI曝光部分溶解在堿性溶液中。反應(yīng)過(guò)程2-9：圖2-9DNQ型正性PSPI光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）DNQ型正性PSPI：優(yōu)點(diǎn)：可水基顯影，且顯影液對(duì)膠膜沒(méi)有溶脹作用，分辨率高。可達(dá)1mm，敏感度差，曝光時(shí)間長(zhǎng)。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性

光敏PI（PSPI）聚異酰亞胺型正性PSPI：溶解性優(yōu)良，介電常數(shù)低，圖形穩(wěn)定性好的聚異酰亞胺(PII)為前驅(qū)體，基于PII和PI的溶解性差異獲得的材料。環(huán)丁基亞胺樹(shù)脂型正性PSPI：利用馬來(lái)酸酐等經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，首先向得二聚體，然后與其它物質(zhì)反應(yīng)制得聚酰胺酸或聚酞氨酸，脫水后得到環(huán)丁基酰亞胺樹(shù)酯，再通過(guò)調(diào)配制成。UV照射后，曝光部分可溶解在二甲基乙酰胺（DMAC）中，獲得正性光刻圖形。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性BCBBCB：陶氏化學(xué)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)電子干法刻蝕樹(shù)脂，通過(guò)在高分子單體中引入一定量的硅烷基團(tuán)而形成的材料?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定（不溶于丙酮）、耐高溫（350oC）、與硅襯底失配小、機(jī)械強(qiáng)度高。分為光敏BCB和非光敏BCB，IC領(lǐng)域常用用光敏BCB。光敏BCB分子結(jié)構(gòu)2-10：圖2-10光敏BCB分子結(jié)構(gòu)圖2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性BCB表2-3陶氏化學(xué)（DowChemical）的不同型號(hào)光敏BCB光刻膠及其特性型號(hào)黏度（cSt）（25℃）固化厚度/μm4022-25340.8～1.84022-351922.5～5.04024-403503.5～7.54026-4611007.0～14.0XU35078type3195015～30二次方毫米每秒2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性BCB材料特性數(shù)值擊穿強(qiáng)度VB/（MV·cm-1）5.3介電損耗0.0008介電常數(shù)（1kHz～20GHz）2.65漏電流/（A·cm-2）4.7×10-10熱導(dǎo)率λ/（W·m-1·K-1）0.29體電阻率ρ/（Ω·cm）1×1010熱膨脹系數(shù)CTE/（ppm/℃）42拉伸模量E/GPa2.9±0.2玻璃化溫度Tg/℃＞350泊松比0.34抗張強(qiáng)度σb/MPa87±9硅表面應(yīng)力σ/MPa28±2表2-4光敏BCB（CYCLOTENETM4000系列產(chǎn)品）的材料特性2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性BCBBCB材料特性：（1）低介電常數(shù)(~2.7)，（2）低離子含量，（3）低吸水率，（4）低固化溫度，（5）高溫穩(wěn)定性好及低氣體揮發(fā)率，（6）良好抗溶劑腐蝕性。2.1.2

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性BCB圖2-11

BCB（CYCLOTENETM4000系列產(chǎn)品）圖形化工藝流程2.1.3

光敏絕緣介質(zhì)材料類別和材料特性其它光敏絕緣介質(zhì)材料：環(huán)氧樹(shù)酯，聚苯并惡唑(PBO)，芳香族含氟聚合物（A1-X）等，在某些特定封裝中得到應(yīng)用。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展光敏絕緣介質(zhì)材料改善方面：（1）工藝具備易操作性。（2）低楊氏模量，從而帶來(lái)低內(nèi)部應(yīng)力。（3）低溫可固化。（4）低吸潮吸水性。（5）低介電常數(shù)。（6）高抗斷裂性能。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展環(huán)氧樹(shù)脂：從產(chǎn)量、應(yīng)用范圍上講，環(huán)氧樹(shù)脂是電子材料中應(yīng)用最多的材料。較低固化溫度、較小化學(xué)收縮率、較好抗化學(xué)腐蝕性、與各種材料均有良好黏接強(qiáng)度及成本較低。局限性在于：較高CTE、較低Tg及熱穩(wěn)定性。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展圖2-12扇出型圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)示意圖2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展環(huán)氧樹(shù)脂：在光敏絕緣介質(zhì)材料中占比10%，供應(yīng)商和產(chǎn)品主要包括JSR

Micro的WPR系列，陶氏化學(xué)的Intervia系列，京東應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社（TOK）的TMMR系列及MicroChem的SU-8系列。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展材料供應(yīng)商類型厚度/μm抗拉強(qiáng)度/MPa楊氏模量/GPaTg/℃CTE/(ppm/℃)WPR-5100JSRMicro正性5～10802.521054Intervia-8023-10DowChemical負(fù)性8～16/4.018162TMMRN-A1000T-3TOK負(fù)性15～401030.718050SU-83015BXMicroChem負(fù)性15～3573220052表2-5基于環(huán)氧樹(shù)脂的光敏絕緣介質(zhì)材料特性2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展苯并惡唑（Polybenzoxazole,PBO)主鏈含有苯并惡唑雜環(huán)重復(fù)單元的耐高溫芳雜環(huán)聚合物，通常為正性光敏材料，曝光后可溶在水基溶液中（2.38%的TMAH四甲基氫氧化銨）較高曝光線條清晰度，較低固化溫度，較低吸水性和較低同遷移率，在WLP中得到一定應(yīng)用。表面涂層，主要用戶Amkor,ASE,SPIL等OSAT。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展圖2-13PBO固化過(guò)程2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展PBO：光敏絕緣層供應(yīng)商：HDMicrosytems的Pyrin系列和住友（Sumitomo）的Sumirresin系列。HDMicrosytems的HD-8940，具有低固化溫度(200oC)。PBO通過(guò)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)固化，生成機(jī)械強(qiáng)度高的介電層。Tg為200oC，介電常數(shù)為2.9，楊氏模量為2.2Gpa，多應(yīng)用于FOWLP。2.1.3

新技術(shù)與材料發(fā)展芳香族含氟聚合物（A1-X）：美國(guó)AGC公司在2010年商業(yè)化熱固化光敏低介電常數(shù)材料，主要用于WLP的表面再布線層。具有低固化溫度，高CTE系數(shù)，高伸縮率，高光敏分辨率，良好的電學(xué)性能。190oC經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)低溫固化，介電常數(shù)2.6，主要用于無(wú)源器件集成及FOWLP。2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用2.2.2光刻膠類別和材料特性2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展2.2光刻膠2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用也叫光阻材料：指光源（UV,準(zhǔn)分子激光器，電子束，離子束，X射線）照射使其在某些特定溶劑中溶解度發(fā)生變化的耐刻蝕材料。是輔材或耗材，主要應(yīng)用于再布線金屬層制造，完成后被剝離，完全不留在器件上。應(yīng)用于先進(jìn)封裝技術(shù)：高密度基板，中介轉(zhuǎn)接層，再布線技術(shù)，TSV技術(shù)，高密度凸點(diǎn)技術(shù)，圓片級(jí)封裝。分辨力在微米數(shù)量級(jí)，厚度為數(shù)微米至十微米量級(jí)。2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用圖2-14結(jié)合光刻和電鍍技術(shù)制造的銅凸點(diǎn)2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用圖2-15光刻技術(shù)示意圖2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用光刻技術(shù)：利用光刻膠的光化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)曝光，將掩版上圖形轉(zhuǎn)移到襯底上的技術(shù)。2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用光刻膠體系成膜樹(shù)脂感光劑曝光波長(zhǎng)主要用途紫外負(fù)性光刻膠環(huán)化橡膠雙疊氮化合物紫外全譜300～450nm2μm以上集成電路及半導(dǎo)體分立器件的制造紫外正性光刻膠酚醛樹(shù)脂重氮酚醛化合物g線436nmi線365nm特征尺寸0.5μm以上集成電路制造特征尺寸0.35～0.5μm集成電路制造248nm光刻膠聚對(duì)羥基苯乙烯及其衍生物光致產(chǎn)酸試劑KrF，248nm特征尺寸0.25～0.15μm集成電路制造193nm光刻膠聚酯環(huán)族丙烯酸酯及其共聚物光致產(chǎn)酸試劑ArF，193nm干法ArF，193nm濕法特征尺寸150～65nm集成電路制造13.4nm光刻膠聚對(duì)羥基苯乙烯衍生物和聚碳酸酯類衍生物—10～14nm高分辨力電子束光刻膠甲基丙烯酸酯及其共聚物光致產(chǎn)酸試劑電子束高分辨力，不需要掩模版表2-6

集成電路中主要使用的光刻膠2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用生產(chǎn)企業(yè)主要包括：日本東京應(yīng)化工業(yè)株式會(huì)社（TOK），JSR株式會(huì)社（JSR），富士膠片株氏會(huì)社(Fujifilm)，信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Shin-EtsuChemical)，住友化學(xué)株式會(huì)社(SumitomoChemical)。美國(guó)Shipley,DowChemical;歐洲Clariant和AZEM;韓國(guó)錦湖石油化學(xué)(Kumho

Petrochemical)，東進(jìn)世美肯(DongjinSemichem)2.2.1光刻膠在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用主流為分辨率0.25~0.18

mm深紫外正性光刻膠，應(yīng)用于8~12inch超在規(guī)模集成電路。中國(guó)大陸，北京科華微電子材料有限公司，蘇州瑞紅電子化學(xué)品有限公司，濰坊星泰克微電子材料有限公司，無(wú)錫化式研究設(shè)計(jì)院有限公司，永光（蘇州）光電材料有限公司。g/i線[g-線(436nm)和i-線(365nm)]用光刻膠已量產(chǎn)，KrF與ArF光刻膠小批量生產(chǎn)，目前不具備EUV光膠研發(fā)、生產(chǎn)能力。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠主要技術(shù)參數(shù)構(gòu)成：感光物質(zhì)（PAC），成膜樹(shù)脂，助劑（穩(wěn)定劑、阻聚劑、黏度控制劑）。一般為液態(tài)，厚膠光刻應(yīng)用，也會(huì)用到干膜。干膜通常由PE薄膜、光刻膠膜、聚酯（PET）薄膜三部分組成。PE,PET為保護(hù)模，分別在壓膜前和顯影前去掉，真正起作用的是光刻膠膜。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：分辨力：可獲得到最小線寬尺寸。影響因素：自身特性、曝光設(shè)備源源系統(tǒng)。厚度大于最小分辨尺寸時(shí)，容易坍塌造成圖形變形。正大于負(fù)。對(duì)比度：亮區(qū)、暗區(qū)分辨能力，對(duì)比度大，分辨力高，圖形邊緣清晰。正優(yōu)于負(fù)。敏感度：對(duì)一定能量的光的反應(yīng)程度，mJ/cm2。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠主要技術(shù)參數(shù)圖2-16三種不同光刻膠的曝光曲線2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：抗蝕性：耐熱能力；抗化學(xué)腐蝕能力，避免側(cè)蝕；抗等離子體轟擊能力；抗離子注入能力。黏滯性：流動(dòng)特性。高黏滯性，厚膜；低，薄膜。黏附性：保證后續(xù)工藝，同時(shí)有利于形成均一光刻膠膜。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠類別曝光前后光刻膠膜溶解性變化：正性膠，負(fù)性膠。曝光和輻射源：UV（g436

nm，i365nm線），DUV（248nm,193nm,157nm）,EUV（10~14nm）、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠類別先進(jìn)封裝制程用：紫外正性膠，負(fù)性膠。紫外正性光刻膠：見(jiàn)光分解。分辨力高，但黏附性差，抗刻蝕能力差，成本高。酚醛樹(shù)酯－－重氮萘醌型（Novlac/DNQ）（主力光刻膠），化學(xué)放大型(Chemically

AmplifiedResistCARs).2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠類別紫外正性光刻膠：根據(jù)曝光設(shè)備不同，分為寬譜紫外（2~3mm,0.8~1.2

mm線寬）、g線（436nm)(0.5~0.6mm線寬），i線(365nm)(0.35~0.6mm線寬)。i線取代g線技術(shù)，滿足0.25mm制造要求，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的光刻技術(shù)。2.2.2光刻膠類別和材料特性

光刻膠類別紫外負(fù)性光刻膠：見(jiàn)光固化，圖形相反。具有良好黏附能力，良好阻擋作用，感覺(jué)光速度快，但顯影易變形、膨脹，分辨力差，適合加工線寬大于0.35mm線條。聚乙烯醇肉桂酸酯體系（聚酯膠）和環(huán)化橡膠－雙疊氮體系兩大類。聚酯膠：是期重要光刻膠之一，分辨力好，敏感度高，黏附性差。環(huán)化橡膠－雙疊氮：由環(huán)化橡膠（聚烴樹(shù)脂）、感光材料（雙疊氮型交聯(lián)劑）、增感劑和溶劑組成。與硅有良好黏附性、抗刻蝕能力好、感光速度快，缺點(diǎn)是分辨力較低，只可進(jìn)行2

mm以上制造，不能滿足微細(xì)加工要求。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展１）深紫外(DUV)光刻膠：g、h、i使用光源為高壓汞燈，且譜線較強(qiáng)。DUV波長(zhǎng)短，分辨力高。KrF248nm,ArF193nm,F2157nm稀有氣體鹵化物準(zhǔn)分子激發(fā)態(tài)激發(fā)光源DUV采用化學(xué)增幅技術(shù)，在光刻膠中加入光致產(chǎn)酸劑，H+作為催化劑，曝光能量顯著降低，提高敏感度。248nm：聚對(duì)羥基苯乙烯及期衍生物是理想的成膜樹(shù)脂，親油性好，與硅襯底黏附力差，通過(guò)化學(xué)增強(qiáng)幅技術(shù)改進(jìn)。應(yīng)用于0.25~0.15mm,1GBDRAM及其器件制造。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展193nm：聚甲基丙烯酸酯體系，側(cè)鏈上引入多元酯結(jié)構(gòu)，解決原聚合物抗干法刻蝕性能差問(wèn)題，黏附性通過(guò)在成膜樹(shù)脂側(cè)鏈上引入極性基團(tuán)改善。開(kāi)發(fā)了降冰片烯－馬來(lái)酸酐及其衍生物，有機(jī)－無(wú)機(jī)雜化樹(shù)脂和PAG接枝聚合物主鏈作為成膜樹(shù)脂。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展2）極紫外(EUV)光刻膠10~14nm極短紫外線。13.4nm成功應(yīng)用于商業(yè)。線寬可達(dá)10nm以內(nèi)，Samsung及TSMC量產(chǎn)中化學(xué)化入。關(guān)鍵問(wèn)題：光源（功率和壽命）、光刻膠材料（分辨力和敏感度）、掩模板（缺陷密度）。EUV光源光子數(shù)比ArF光源光子數(shù)少1/10。對(duì)材料要求：吸收率低，透光度高，抗刻蝕性強(qiáng)，曝光能量低。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展3）電子束光刻膠

：高速電子照射使光刻膠膜化學(xué)性質(zhì)改變。分為投影式和直寫(xiě)式曝光（不需要掩模板）。分辨力高，30nm，可達(dá)5nm，黏附力好，工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用于光學(xué)及非光學(xué)掩模板制造及微納結(jié)構(gòu)器件制造。電子束光刻膠寫(xiě)場(chǎng)較小，敏感度低，限制其大規(guī)模應(yīng)用。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展負(fù)性電子束光刻膠：SAL-601,NEB-22,環(huán)氧基、乙烯基或環(huán)硫化物聚合物，常用環(huán)烯烴聚合物（COP）。典型特性：敏感度0.3~0.4mC/cm2(加速電壓10kV），分辨力為1.0mm，對(duì)比度為0.95。限制分辨力的因素為顯影溶脹。正性電子束光刻膠：APEX-8,UVⅢ,UV5，主要成分為甲基丙烯酸甲酯、烯硯、重氮類材料，聚甲基丙烯酸甲酯常用。分辨力高，0.1mm量產(chǎn)，缺點(diǎn)是敏感度差，20kV下加速電壓敏感度為40~80mC/cm2抗干法刻蝕性能差。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展4）X射線光刻膠：需要配置昂貴的同步加速器X射線源，主要用于MEMS上LIGA技術(shù)，是將X射線刻蝕電鑄成型及塑鑄等有機(jī)結(jié)合的一種微細(xì)加工技術(shù)，適用于高深寬比、大尺寸的三維立體結(jié)構(gòu)。高分辨力、大深焦、較大曝光窗口、高生產(chǎn)效率等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的新一代光刻技術(shù)。聚丁烯砜Ｘ射線光刻膠，聚1,2二氯丙烯酸X射線光刻膠等類型。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展5）離子束光刻膠：將氣體離子源發(fā)出的離子通過(guò)多級(jí)靜電離子透鏡投射于掩模版上并將圖形縮小后聚焦于硅片上，再進(jìn)行曝光和步進(jìn)重復(fù)操作的一種光刻方式。分為FIB,IBS,MIB光刻類型。優(yōu)點(diǎn)：曝光時(shí)可同步刻蝕、沉積工藝，簡(jiǎn)化工藝流程；缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率不高。目前可以制造微、納結(jié)構(gòu)，但需要完善。商業(yè)應(yīng)用和發(fā)展有限。2.2.3新技術(shù)與材料發(fā)展6）納米壓印光刻膠NIL：新一代光刻技術(shù)，分為熱壓印、紫外壓印、步進(jìn)式壓印、滾動(dòng)式壓印。熱壓光刻膠（熱固性/熱塑性）、紫外固化光刻膠。不會(huì)受曝光光源波長(zhǎng)限制，具有高分辨力，工藝本本低廉。掩模板制造困難及自身局限性，處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。光敏材料-光敏絕緣介質(zhì)材料光敏材料-光阻材料（光刻膠）第3章芯片黏接材料復(fù)習(xí)第2章光敏材料光敏材料及其分類PI與PSPI工藝對(duì)比PSPI分類BCB材料特性及圖形化工藝流程2.1光敏絕緣介質(zhì)材料光刻膠、光刻技術(shù)、光刻膠構(gòu)成、形態(tài)光刻膠主要技術(shù)參數(shù)光刻膠類別新技術(shù)2.2光刻膠芯片黏接(DieattachDA)材料：芯片與芯片載體(Chipcarrier)間黏接工藝的封裝材料。芯片載體，又稱為基板，可分為有機(jī)基板、金屬基板、陶瓷基板、硅基板，玻璃基板。芯材黏接工藝要求：機(jī)械強(qiáng)度高，穩(wěn)定化學(xué)性能，導(dǎo)電，導(dǎo)熱，熱匹配，低固化溫度，可操作性。材料要求：高純度、快速固化、低應(yīng)力、良好導(dǎo)電性或絕緣及導(dǎo)熱性。目錄3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.3新技術(shù)與材料發(fā)展芯片黏接材料是傳統(tǒng)封裝中關(guān)鍵材料，其基本功能是將集成電路芯片機(jī)械地、高可靠性地連接安裝在芯片載體上。集成電路封裝中，應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下：1)芯片堆疊及多芯片黏接2)倒裝芯片黏接3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用1)芯片堆疊及多芯片黏接芯片固定、安裝3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用圖3-1芯片堆疊中的芯片黏接材料1)芯片堆疊及多芯片黏接芯片黏接材料功能：機(jī)械、熱、電學(xué)等材料性能綜合表征。黏接應(yīng)用：足夠的黏接強(qiáng)度，確保芯片固定；熱性能：CTE接近，且具有優(yōu)良的導(dǎo)熱系數(shù)。優(yōu)勢(shì)：可以沒(méi)有用于導(dǎo)電金屬層、不需要精確定位，只需要將材料放置在芯片和芯片載體之間后，進(jìn)行必要的黏結(jié)工藝處理即可，工藝簡(jiǎn)單。3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用1)芯片堆疊及多芯片黏接芯片黏接主要應(yīng)用于先進(jìn)封裝中芯片堆疊。黏接層厚度在50mm以下乃至20mm左右，薄膜型芯片黏接材料應(yīng)運(yùn)而生DAF3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用圖3-2芯片堆疊技術(shù)發(fā)展歷程膠狀2)倒裝芯片黏接IBM公司，1960年開(kāi)發(fā)FC技術(shù)，縮短芯片和載體互連距離，同時(shí)增強(qiáng)各電子元器件黏接穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率，降低成本。機(jī)械互連+電互連，通過(guò)Bump實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)互連和電互連。Bump材料：?jiǎn)钨|(zhì)金屬、合金或聚合物。向低成本、無(wú)鉛化、無(wú)助焊劑的方向發(fā)展。3.1芯片黏接材料在先進(jìn)封裝中的應(yīng)用3.2芯片黏接材料類別和材料特性芯片黏接方法：黏接法、焊接法傳統(tǒng)芯片黏接材料按黏接方法不同、材料不同，可分為有機(jī)貼片膠（導(dǎo)電膠、緣緣膠）、裝片膠膜（導(dǎo)電膠膜、緣緣膠膜）、焊料和低溫封裝玻璃。3.2芯片黏接材料類別和材料特性圖3-3芯片黏接方法及芯片黏接材料圖3-3芯片黏接方法及芯片黏接材料3.2芯片黏接材料類別和材料特性黏接法：指用高分子樹(shù)脂（如環(huán)氧樹(shù)脂）把芯片黏接到焊盤(pán)上，使兩者實(shí)現(xiàn)連接。按物理狀態(tài)不同，環(huán)氧樹(shù)脂分為貼片膠和裝片膠膜。貼片膠（DA），廣泛應(yīng)用于塑封封裝，工藝溫度低、成本低、熱應(yīng)力低、易返修優(yōu)點(diǎn)，但材料熱穩(wěn)定性差，需高溫固化工藝時(shí)間長(zhǎng)。分壓力導(dǎo)電膠和緣緣膠。導(dǎo)電膠，是一種具有一定導(dǎo)電性能的黏接劑，分為ICA、ACA。導(dǎo)電膠主要成分為導(dǎo)電填料（Au,Ag等導(dǎo)電粒子）和環(huán)氧樹(shù)脂。導(dǎo)電膠有導(dǎo)電性、黏接性，同時(shí)還具有熱的良導(dǎo)體。Ag具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，可接受的價(jià)格及氧化物導(dǎo)電，被廣泛應(yīng)用。3.2芯片黏接材料類別和材料特性絕緣膠（NCA）：廣泛應(yīng)用于IC封裝中的絕緣黏接、灌封，如芯片背面不需要導(dǎo)電的黏接情況。裝片膠膜（DAF）：是一種超薄型薄膜黏接材料，主要成分是樹(shù)脂，與導(dǎo)電膠不同，以膠膜形式應(yīng)用于芯片粘貼，可吸收熱脹冷縮引起的應(yīng)力而有效防止不同物質(zhì)交界面分層現(xiàn)象。DAF可以把IC芯片與封裝基板、芯片與芯片連接在一起?？赏ㄟ^(guò)熱焊接的方式封裝倒裝芯片，讓無(wú)法使用Underfill進(jìn)行封裝的問(wèn)題得到解決。分為導(dǎo)電膠膜和緣緣膠膜。3.2芯片黏接材料類別和材料特性焊接法：通過(guò)加熱焊料Solder，利用液態(tài)焊料潤(rùn)濕母材，填充接頭空隙并與母材相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)芯片黏接。FC結(jié)構(gòu)中，裸芯片和襯底可以直接通過(guò)焊點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械連接同時(shí)實(shí)現(xiàn)電互連，省去貼片、打線過(guò)程，減小封裝體積并降低成本。低溫玻璃（Low-MeltingSealingGlass），指軟化溫度低于600oC的玻璃。低溫玻璃作變芯片黏接和封接材料，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體、金屬、陶瓷、玻璃間的相互封接，應(yīng)用范圍很大。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠3.2.2導(dǎo)電膠膜3.2.3焊料3.2.4低溫封接玻璃3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠導(dǎo)電膠通過(guò)高分子樹(shù)脂基體中添加金屬導(dǎo)電填料形成的。導(dǎo)電填料主要提供電學(xué)、熱學(xué)特性，樹(shù)脂基體提供機(jī)械特性和密封性。通過(guò)調(diào)整金屬導(dǎo)電填料和樹(shù)脂的配比，導(dǎo)電膠可以體現(xiàn)出截然不同的電學(xué)和機(jī)械性能，與金屬焊料有明顯區(qū)別。區(qū)別于本征導(dǎo)電高分子，導(dǎo)電膠在一定儲(chǔ)存條件下具有流動(dòng)性，經(jīng)過(guò)印刷/點(diǎn)膠工藝后，需要進(jìn)行加熱或其它工藝，使導(dǎo)電膠固化方可起到一定強(qiáng)度的連接作用。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠圖3-4導(dǎo)電膠3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠導(dǎo)電膠以高分子樹(shù)脂及導(dǎo)電填料為主體，添加固化劑、增塑劑、稀釋劑及其它助劑組成。組成基本材料導(dǎo)電填料高分子樹(shù)脂固化劑增塑劑稀釋劑常用材料環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、酚醛類樹(shù)脂等胺類、咪唑化合物、酸酐、TDI三聚體等鄰苯二甲酸脂類、磷酸三苯脂等丙酮、乙二醇乙醚、丁醇等銀、金、銅、碳粉及復(fù)合粉體基本功能導(dǎo)電膠黏接強(qiáng)度的主要來(lái)源與高分子樹(shù)脂反應(yīng)，生成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的不溶不熔聚合物提高材料抗沖擊能力降低黏度便于使用，提高使用壽命提供導(dǎo)電性能表3-1導(dǎo)電膠的常用材料及功能3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠導(dǎo)電機(jī)理：滲流理論（導(dǎo)電通路學(xué)說(shuō)）、隧道效應(yīng)、有效介質(zhì)理論、場(chǎng)致發(fā)射理論，其中滲流理論是研究最成熟、最多的導(dǎo)電機(jī)理。滲流理論認(rèn)為，導(dǎo)電膠通過(guò)導(dǎo)電粒子在樹(shù)脂基體中形成導(dǎo)電通路進(jìn)行導(dǎo)電；導(dǎo)電膠的電導(dǎo)率并不隨著導(dǎo)電粒子濃度增加發(fā)生線性變化，而存在一個(gè)滲流閾值，閾值大小取決于導(dǎo)電粒子和樹(shù)脂基體類型，以及導(dǎo)電粒子在樹(shù)脂基體中的分散狀態(tài)。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠按結(jié)構(gòu)分：本征型導(dǎo)電膠（結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電膠）和復(fù)合型導(dǎo)電膠（填充型導(dǎo)電膠）。本征型導(dǎo)電膠指分子結(jié)構(gòu)本身具有導(dǎo)電功能的導(dǎo)電膠，電阻率高，導(dǎo)電穩(wěn)定性及重復(fù)性差，成本也高，實(shí)用價(jià)值有限。復(fù)合型導(dǎo)電膠以高分了聚合物為基體，在其中加入各種導(dǎo)電物質(zhì)，經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)方法復(fù)合后得到。聚合物基體一般環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮或聚酰亞胺，加入的導(dǎo)電物包括銀、鎳、銅、金等金屬及炭黑、石墨等非金屬。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠按導(dǎo)電方向分：ICA和ACA。ICA

在各方向有相同的導(dǎo)電性能，多以Ag、Au、Ni、Cu和石墨為導(dǎo)電粒子，典型填料尺寸為1~10

mm。ACA

可在單一方向進(jìn)行導(dǎo)電，即線性導(dǎo)電，多以Au、Ni、Cu和金屬鍍覆粒子為導(dǎo)電粒子，典型填料尺寸為3~5

mm。兩者區(qū)別來(lái)源于滲流理論的導(dǎo)電機(jī)理，導(dǎo)電填料體積占比不同及分散狀態(tài)不同造成的差異。ICA中導(dǎo)電填料含量高于ACA中。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠各向同性導(dǎo)電膠（ICAs）

各向異性導(dǎo)電膠（ACAs）圖3-5導(dǎo)電膠連接示意圖3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠按基體材料分：熱固型導(dǎo)電膠和熱塑型導(dǎo)電膠。固化條件分：熱固化型導(dǎo)電膠（室溫、中溫、高溫）、光固化型導(dǎo)電膠（紫外光固化）、電子束固化型導(dǎo)電膠。根據(jù)導(dǎo)電粒子分類：金屬導(dǎo)電膠（Ag系，Cu系，Ni系）及非金屬導(dǎo)電膠(碳系)等。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.1

導(dǎo)電膠導(dǎo)電膠比焊料具有更高的工藝精度。作為新一代綠色環(huán)保型電子封裝材料，導(dǎo)電膠作為焊料的補(bǔ)充替代品有著廣闊的前景。相比于焊料：較低溫度下甚至室溫固化，避免焊接高溫對(duì)元器件的損害；傳遞應(yīng)力比較均勻，可避免在黏接部位出現(xiàn)力集中而造成的機(jī)械破壞。導(dǎo)電填料的含量與電阻率關(guān)聯(lián)。某個(gè)填料含量以下，電阻過(guò)大；增加填料含量，樹(shù)脂含量相對(duì)減少，導(dǎo)電膠抗沖擊強(qiáng)度和黏接強(qiáng)度下降。需要在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)及連接可行性方面提升。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.2

導(dǎo)電膠膜低溫、低彈性模量裝片膠膜材料的研發(fā)。導(dǎo)電膠膜是熱固型導(dǎo)電膠的一種，由電電粒子、樹(shù)脂基體和添加劑組成，是一種具有導(dǎo)電性、黏接性的高分子聚合物薄膜。圖3-6導(dǎo)電膠膜實(shí)物圖（Henkel）3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.2

導(dǎo)電膠膜按導(dǎo)電方向分為：ICF和ACF。主要性能指標(biāo)：電學(xué)性能，尤其是電阻率。導(dǎo)電膠膜厚度及其均勻性也是重要指標(biāo)。IC領(lǐng)域，導(dǎo)電膠膜正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊料和傳統(tǒng)膠黏劑。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.2

導(dǎo)電膠膜導(dǎo)電膠膜優(yōu)點(diǎn)：消除側(cè)邊爬膠，減小芯片與芯片焊盤(pán)距離，提高芯片設(shè)計(jì)密度，配套封裝材料（金絲、基板和塑封料）的用量顯著減少，降低生產(chǎn)成本；不需要高溫互連，應(yīng)力小，具有較高的柔性和抗疲勞性，可以多種基板連接；工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高；不含鉛等有毒金屬成分，減少環(huán)境污染。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.2

導(dǎo)電膠膜導(dǎo)電膠膜研究集中在對(duì)基本性能（黏接、電學(xué)、熱學(xué)）和特殊性能（低吸濕、熱應(yīng)力）的提高，研究?jī)?nèi)容包括導(dǎo)電粒子，基體樹(shù)脂組成，結(jié)構(gòu)及固化工藝等的優(yōu)化。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.2

導(dǎo)電膠膜提高電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率：固化膠體時(shí)使導(dǎo)電粒子之間緊密接觸，在導(dǎo)電膠膜中形成更多的導(dǎo)電和導(dǎo)熱通路；增加導(dǎo)電膠膜中金屬粒子的填充量及采用納米級(jí)填充粒子達(dá)到低溫?zé)Y(jié)。黏接度提高：在樹(shù)脂體系中加入偶聯(lián)劑以增加導(dǎo)電膠膜與元器件、基板等的結(jié)合力，或是提高導(dǎo)電膜與元器件接觸表面的粗糙度以增大表面接觸面積。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料IC封裝中常用互連焊料，起到機(jī)械連接、電互連、熱交換作用，具有靈活、簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少的優(yōu)點(diǎn)。焊料熔點(diǎn)是一個(gè)重要參數(shù)，要求比被焊母材低。焊料工作溫度在焊料熔點(diǎn)與基板熔點(diǎn)之間，焊料熔化后浸潤(rùn)基板，并與基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生金屬間化合物，從而實(shí)現(xiàn)兩者互連。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料圖3-7不同類型焊料實(shí)物圖3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料焊料基本要求：（1）熔點(diǎn)低于基板熔點(diǎn)，具有合適的熔化溫度范圍。（2）具有較好的浸潤(rùn)性，覆蓋母材表面的能力較好，鋪展面積越大，焊接效果越好。（3）焊接部位具有良好的抗熱疲勞性能、電學(xué)性能、機(jī)械性能和物理、化學(xué)性能。（4）化學(xué)成分穩(wěn)定，可靠性高，有良好的抗氧化及抗腐蝕能力。（5）成本低廉，供給能力足。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料Sn-Pb焊料早期廣泛應(yīng)用于電子封裝行業(yè)中。Pb降低了焊料的表面張力，抑制Sn的相變從而提高焊點(diǎn)的可靠性。圖3-8

Sn-Pb二元合金相圖共晶點(diǎn)183oCSn-37Pb，高可靠性，軍用、測(cè)井、航空航天等領(lǐng)域電子產(chǎn)品用Sn-Pb合金焊料。

3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料2006年歐盟ROHS，WEEE(廢棄電氣電子產(chǎn)品指令)的發(fā)布，歐、美、日相繼規(guī)定在電了組裝行業(yè)中禁止使用含Pb物質(zhì)。無(wú)Pb焊料以Sn為基礎(chǔ)，多為二元、三元及以上多元合金，加工過(guò)程較Sn-Pb復(fù)雜，熔點(diǎn)普遍較高。二元合金添加劑金屬為Ag,Cu,Bi,Zn,In等元素。Sn-Cu,Sn-Ag,Sn-Au,Sn-Zn,Sn-Bi,Sn-In.Sn-Ag-Cu(SAC)，Sn-Ag-Bi三元合金。SAC可焊性好，抗熱疲勞性能好，最有可能替代Sn-Pb合金焊料，已大量應(yīng)用到工業(yè)中。WasteElectricalandElectronicEquipment

3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料焊料共晶點(diǎn)/℃特點(diǎn)Sn系二元焊料Sn-3.5Ag221很好的強(qiáng)度和抗蠕變性Sn-0.7Cu227很好的強(qiáng)度Sn-57Bi139很好的流動(dòng)性Sn-51In120很好的焊接性能Sn-9Zn198很好的強(qiáng)度Sn-5Sb245機(jī)械性能好Sn-80Au278好的耐腐蝕性和抗蠕變性Sn-Ag系三元焊料Sn-3Ag-0.5Cu（日本JEIDA）217較好的力學(xué)性能和焊接性能Sn-3.9Ag-0.6Cu（美國(guó)NEMI）Sn-3.8Ag-0.7Cu（歐洲IDEALS）表3-2一些可能取代Sn-Pb焊料的無(wú)鉛焊料3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.3

焊料合金粉末可用化學(xué)還原法、電（解）沉積法、機(jī)械加工法、合金霧化法等技術(shù)方法制造。大多采用合金霧化法生產(chǎn)得到。焊粉粒度要達(dá)到20mm以下甚至更低。國(guó)外主要供應(yīng)商有日本千住金屬工業(yè)株式會(huì)社（有鉛及無(wú)鉛金屬焊片、焊膏、焊球及助焊劑）、美國(guó)愛(ài)法公司（各種有鉛及無(wú)鉛焊條、焊線、焊膏及助焊劑）和銦泰公司（各種焊接材料，包手高鉛合金、錫銻合金、鋅基合金、金基合金、鉍基合金、銀銦、銀錫和銅錫及納米銀和納米銅等助焊劑）。國(guó)內(nèi)供應(yīng)商：北京康普錫威科技有限公司、廊坊邦壯電子材料有限公司。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃指能將同類及不同類材料（如陶瓷、金屬、復(fù)合材料和特種玻璃等）連接并密封的中間層玻璃，其軟化溫度顯著低于普通玻璃，一般低于600oC。功能應(yīng)用：涂層、封裝材料和填充材料。封裝材料應(yīng)用最為廣泛，如真空玻璃封邊焊接劑、在MEMS中最新應(yīng)用等。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃圖3-9低溫封接玻璃粉3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃作為無(wú)機(jī)非金屬材料，其氣密性和抗高溫性能優(yōu)于導(dǎo)電膠/膜這類有機(jī)高分子材料，電絕緣性能優(yōu)于焊料這類金屬材料，因此在特定封裝領(lǐng)域有很好的應(yīng)用價(jià)值。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃組成Tg/℃Tf/℃?zhèn)渥bO-B2O3340～500300～430常用于玻璃與玻璃、玻璃與金屬之間的封裝PbO-ZnO-B2O3400～500350～450PbO-Al2O3-B2O3400～500350～500PbO-Bi2O3-B2O3400～500300～400PbO-B2O3-SiO2400～500400～450PbO-B2O3-V2O5550～650—表3-3鉛系封接玻璃的組成與溫度特性3.2芯片黏接材料類別和材料特性低溫封接玻璃一般要滿足以下幾項(xiàng)要求：（1）軟化溫度低，必須低于被封接材料所能承受的溫度。（2）與被封接材料的CTE匹配，這樣產(chǎn)生的熱應(yīng)力小，可避免應(yīng)力集中引起的元器件出現(xiàn)可靠性問(wèn)題。（3）與被封接材料的浸潤(rùn)性要好，良好的浸潤(rùn)性能保證封接的黏接強(qiáng)度、滿足元器件氣密性要求。（4）具備必要的化學(xué)穩(wěn)定性，在大氣環(huán)境中有較好的耐酸堿、耐濕性能。（5）具備必要的電學(xué)性能，如較高的表面電阻、體積電阻，較高的耐擊穿電壓。（6）工藝適應(yīng)性。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃低溫封接玻璃無(wú)鉛化是今后發(fā)展方向，新型封接玻璃主要集中在磷酸鹽、釩酸鹽、鉍酸鹽、硼酸鹽和鉈酸鹽玻璃等幾種玻璃系統(tǒng)。磷酸鹽玻璃，以P2O5為主要原材料，具有較低的Tg（250~480oC）、較低的軟化溫度(Tf270~510oC)及較高且范圍較大的CTE（6~25×10-6/oC）。P2O5極易吸水潮解，導(dǎo)致磷酸鹽玻璃化學(xué)穩(wěn)定性差，提高其化學(xué)穩(wěn)定性是該玻璃體系成功使用的前提。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃釩酸鹽玻璃，以V2O5為主要原材料，具有較低的Tg（260~420oC）、較低的軟化溫度(Tf270~440oC),V2O5–B2O3-ZnO是常見(jiàn)體系，介電性良好。V2O5在蒸汽狀態(tài)下有毒，且價(jià)格相對(duì)較高。3.2芯片黏接材料類別和材料特性3.2.4

低溫封接玻璃組成Tg/℃Tf/℃SnO-ZnO-P2O5<350<400ZnO-B2O3-P2O5280～500<400SnO-B2O3-P2O5280～380<500SnO-SiO2-P2O5250～350<500表3-4

無(wú)鉛磷酸鹽玻璃的溫度特性組成Tg/℃Tf/℃V2O5-P2O5-Sb2O3<330<400V2O5-P2O5-CaO170～300<500V2O5-B2O3-ZnO280～330<500V2O5-TeO2-SnO250～400<500表3-5

無(wú)鉛釩酸鹽玻璃的溫度特性3.3新技術(shù)與材料發(fā)展3.3.1

芯片黏接材料發(fā)展方向3.3.2新型導(dǎo)電填料對(duì)芯片黏接材料的改性研究3.3新技術(shù)與材料發(fā)展1）高導(dǎo)熱性和高可靠性導(dǎo)電膠/膜溫度不低于260oC，濕度敏感度等級(jí)1級(jí)（MSL1）的工作環(huán)境要求。以Ag為導(dǎo)電、導(dǎo)熱介質(zhì)，同時(shí)要求高導(dǎo)熱性與高可靠性，把銀含量做到86%以上已經(jīng)非常困難，很多功率器件導(dǎo)熱性已無(wú)法滿足要求。用銀以外材料，銀包銅、銀鋁合金、多金屬合金等來(lái)兼顧高導(dǎo)熱性、低電阻、主可靠性要求。3.3.1

芯片黏接材料發(fā)展方向3.3新技術(shù)與材料發(fā)展2）大芯片用低應(yīng)力、高可靠性導(dǎo)電膠/膜QFP等大芯片封裝有一定導(dǎo)熱性要求，且需要滿足高可靠性要求。3）晶圓背面涂覆膠(WaferBacksideCoating,WBC)貼片膠膜（DAF）等芯片尺寸變大，厚度降低，需要低應(yīng)力芯片膠/膜降低廢品率。WBC和DAF是較了選擇。3.3.1

芯片黏接材料發(fā)展方向3.3新技術(shù)與材料發(fā)展1）納米顆粒填充芯片黏接材料納米化后，熔點(diǎn)降低。納米Ag，燒結(jié)溫度可低于200oC，遠(yuǎn)低于塊體Ag的961oC。有利于低溫互連實(shí)現(xiàn)。3.3.2

新型導(dǎo)電填料對(duì)芯片黏接材料的改性研究圖3-10理論計(jì)算的Sn的熔點(diǎn)和顆粒尺寸的LSM模型關(guān)系曲線3.3新技術(shù)與材料發(fā)展1）納米顆粒填充芯片黏接材料（a）Ag系導(dǎo)電黏接材料保持了金屬穩(wěn)定性好，不易氧化，燒結(jié)溫度大幅度降低。導(dǎo)電理論為滲流理論、隧道效應(yīng)和場(chǎng)致發(fā)射理論。3.3.2

新型導(dǎo)電填料對(duì)芯片黏接材料的改性研究圖3-11A g外形與導(dǎo)電膠電阻率關(guān)系圖3.3新技術(shù)與材料發(fā)展1）納米顆粒