來源：《科學(xué)與技術(shù)》2020年第21期?? 作者：呂翔隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，這給我們的生產(chǎn)和生活都帶來了前所未有的進(jìn)步，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展更是改變了我們的生活方式。在信息技術(shù)高速發(fā)展的過程中，微電子技術(shù)開始出現(xiàn)并逐漸成為我國科技發(fā)展的主流。微電子技術(shù)的發(fā)展程度越來越高，隨著技術(shù)的發(fā)展微電子技術(shù)相應(yīng)的功率密度越來越大，但是人們又對微電子封裝熱沉材料的可靠性和性價比提出了疑問和更高的要求。目前微電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)越來越順利，而且由于微電子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)在被廣泛使用的電子器具功率大小有著緊密的聯(lián)系，除此之外，微電子封裝熱沉材料的功能還有吸收電子元件散發(fā)的多余的熱量，然后將這些多余的熱量傳遞向溫度較低的環(huán)境，這樣可以保證電子元器件可以保持在一個適宜的溫度下工作。新時代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了微電子封裝熱沉材料研究的進(jìn)展，本文通過分析目前存在的一些微電子封裝熱沉材料的組織結(jié)構(gòu)和性能特點，了解不同微電子封裝熱沉材料的優(yōu)勢和劣勢，在此基礎(chǔ)上對微電子封裝熱沉材料研究未來進(jìn)行展望。
????????關(guān)鍵詞：微電子；熱沉材料；進(jìn)展? ? ? ? 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的電器被應(yīng)用于我們的工作和生活過程中，這些電器都是采取微電子集成電路，但是這樣的集成電路由于自身高度密集，而且一些微小元件在工作過程中還會產(chǎn)生大量熱量，封裝熱沉材料的散熱功能有限，這是微電子集成電路出現(xiàn)故障的重要原因。新時代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展微電子封裝熱沉材料已經(jīng)從傳統(tǒng)的面向器件轉(zhuǎn)為面向系統(tǒng)，封裝技術(shù)的發(fā)展也走向了新的發(fā)展趨勢。為了滿足新時代人們對于微電子封裝熱沉材料的新的追求，新型微電子封裝熱沉材料對于其性能有了更高的要求，其作用也越來越多。我國在微電子封裝熱沉材料的發(fā)展較一些西方的發(fā)達(dá)國家還有一定差距，但是我國一直在不斷發(fā)展和努力以縮短與其他國家微電子封裝熱沉材料研究進(jìn)展。本文將從微電子封裝熱沉材料的發(fā)展情況入手，展望微電子封裝熱沉材料的發(fā)展和未來。??????? 隨著社會信息化程度的不斷提高，世界微電子技術(shù)越來越先進(jìn)，而且微電子技術(shù)的電子材料集成度隨著技術(shù)的提高而不斷提高，電子元器件的相對功率獲得了極大程度的提高，這樣的發(fā)展給封裝熱沉材料可靠性和性價比提出了更高的要求。隨著研究的不斷深入，人們認(rèn)為提高電子元器件功率的關(guān)鍵在于提高封裝熱沉材料的可靠性，因此我們需要不斷推進(jìn)微電子封裝熱沉材料的研究進(jìn)展以滿足人們對于電子元器件的需求，而我們之所以選擇發(fā)展微電子熱沉封裝材料是因為微電子封裝材料所具有的兩個優(yōu)勢：其一，微電子熱沉材料可以吸收電子元器件散發(fā)的熱量；其二，微電子熱沉材料可以把吸收電子元器件的熱量傳遞到低溫環(huán)境中，使得電子元器件的各部分能夠保持在一個溫度適宜的環(huán)境中工作。
功率半導(dǎo)體封裝管殼?來源：安泰天龍
??????? 不同的熱沉材料所具有的優(yōu)勢各不相同，作為金屬熱沉材料，由于其需要對完成芯片支撐、電連接、散熱和環(huán)境保護(hù)的職責(zé)，因此我們對金屬熱沉材料的要求是：第一，具有較低的熱膨脹系數(shù)以滿足金屬熱沉材料與芯片匹配的職責(zé)；第二，金屬的導(dǎo)熱性要好以保證散熱；第三，導(dǎo)電性強(qiáng)，這是保證電子元器件穩(wěn)定工作的關(guān)鍵；第四，良好的加工和成形能力是電子金屬熱沉材料應(yīng)用于電子器具的基礎(chǔ)；第五，耐腐蝕性、可焊性等特點是為了保障金屬熱沉材料的使用年限；最后還要保證金屬熱沉材料的氣密性。我們了解到金屬熱沉材料具有熱膨脹系數(shù)，而熱膨脹系數(shù)之間的差異會導(dǎo)致電子元器件內(nèi)出現(xiàn)熱應(yīng)力，甚至導(dǎo)致電子元器件的形變。因此作為封裝熱沉材料一定要對其熱膨脹系數(shù)是否合理做出判斷。而金屬熱沉材料由于良好的特性一直深受電子工程師的歡迎，金屬熱沉材料也被廣泛應(yīng)用于電子元器件的制造過程中。??????? 我國微電子封裝熱沉材料研究已經(jīng)取得了長足的發(fā)展和進(jìn)步，而且我國也逐漸找到了合適做微電子封裝熱沉材料的一些金屬，例如：因瓦合金、可伐合金等，這些金屬材料各有優(yōu)勢和劣勢，接下來我們將通過了解幾種微電子封裝熱沉材料來分析我國微電子封裝熱沉材料的研究現(xiàn)狀。????????金屬銅可以與金屬鎢和鉬以任何比例混合，鎢銅合金和鉬銅合金都是良好的微電子封裝熱沉材料之一，兩種不同的金屬混合可以滿足不同的熱膨脹系數(shù)的需求，而且這兩種合金各有優(yōu)勢，鎢銅合金的熱導(dǎo)率增強(qiáng)，而鉬銅合金的密度降低，具有良好的質(zhì)量優(yōu)勢。這類材料通常會采用混粉法和熔摻法進(jìn)行制備，這種制備方式使得合金密度增加，穩(wěn)定性也隨之增加。
??????? 2.2 CMC
? ? ? ?CMC是一種復(fù)合型材料，其包含三層材料，上下表面是金屬銅，中間一層是金屬鉬，而且我們還可以通過調(diào)節(jié)三層金屬材料的不同厚度比例以滿足不同的熱膨脹系數(shù)需求。CMC的制備采取的是爆炸復(fù)合法和軋制法以保證三層材料之間緊密結(jié)合。??????? 2.3 CPC
??????? 與CMC相似，COC也是一種三層復(fù)合型材料，上下表面是金屬銅，而中間一層是鉬銅合金，這樣大大提高了材料的導(dǎo)熱率，其制備方式與CMC相同，與CMC相同，CPC也要求三層之間緊密結(jié)合，而且要求每層厚度保持均勻一致。 隨著信息化程度的不斷提高，電子元器件制作的復(fù)雜程度也不斷提高，對微電子封裝熱沉材料性能要求也在不斷提高。實際上我國微電子封裝熱沉材料的開始和發(fā)展與西方發(fā)達(dá)國家時間相近，但是由于科學(xué)技術(shù)的差距，使得我國微電子封裝熱沉材料的發(fā)展一直落后于西方國家，但是近些年來我國對熱沉材料的研究取得了巨大的成果，而且微電子封裝熱沉材料是大功率電子元器件運行的基礎(chǔ)，因此國內(nèi)外對此都有很高的需求量，面對廣闊的國際市場，我國科研人員通過夜以繼日的努力，不但推出新產(chǎn)品，更是將微電子封裝熱沉材料做成高端產(chǎn)品，而且技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際頂尖水平。鎢鉬金屬基熱沉材料的發(fā)展更是推動我國封裝熱沉材料的發(fā)展和進(jìn)步，相信在不久的將來，我國微電子封裝熱沉材料的研究一定會處于世界頂尖位置，在國際擁有超強(qiáng)的核心競爭力。
微電子封裝熱沉材料的研究可以有效提高電子元器件的功率，因此國內(nèi)外對熱沉材料的需求量都很高，過去雖然我國在這方面的發(fā)展落后于國際水平，但是通過我國科研人員的不斷努力，我國微電子封裝熱沉材料研究進(jìn)展取得進(jìn)步，徹底打破了國際市場對微電子封裝熱沉材料的壟斷局面，增強(qiáng)了我國微電子封裝熱沉材料在國際市場的核心競爭力。
[1]楊義兵,韓蕊蕊.微電子封裝熱沉材料研究進(jìn)展[J].真空電子技術(shù),2019(02):14-18+23.
[2]劉林杰,崔朝探,高嶺.一種新型封裝材料的熱耗散能力分析與驗證[J].半導(dǎo)體技術(shù),2016,41(08):631-635.[3]黃麗枚,羅來馬,丁孝禹,羅廣南,昝祥,洪雨,吳玉程.鎢銅復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程材料,2014,38(04):1-6+1
陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)鏈從芯片、陶瓷封裝產(chǎn)品（陶瓷外殼、基板及覆銅板等）、封裝環(huán)節(jié)到最終封裝成型的電子產(chǎn)品，如光通信元件、汽車ECU、激光雷達(dá)、圖像傳感器、功率半導(dǎo)體等；設(shè)備方面包括裝片機(jī)、固晶機(jī)、塑封機(jī)、鍵合機(jī)、檢測設(shè)備等；材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、金屬漿料、引線框架、包封材料、鍵合絲等；艾邦建有陶瓷封裝全產(chǎn)業(yè)鏈微信群，歡迎陶瓷封裝產(chǎn)業(yè)鏈上下游加入，請您識別二維碼加入。
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