王家俊等导热型高性能树脂微电子封装材料之二封装材料的导热和热膨胀性能导热型高性能树脂微电子封装材料之二封装材料的导热和热膨胀性能王家俊‘,益小苏浙江工程学院,浙江杭州北京航空材料研究院,北京〕为摘要〕微电子行业迫切需要新一代优异性能的封装材料。采用聚醚亚胺氮化铝复合材料作为封装材料,可以组合聚酞亚胺和氮化铝的优点,具有高导热、低热胀、低介电、电绝缘等优异的性能,应用于现代微电子领域前景良好。文章讨论了这种封装材料的导热性能和热膨胀性能。聚酸亚胺氮化铝复合封装材料导热系数随氧化铝的加入量而显著提高,’方程最适合于描述该封装材料的导热系数。聚酞亚胺与氮化铭复合后热膨胀系数显著减小。关键词材料封装导热系数热膨胀聚既亚胺中图分类号月阵科文献标识码文章编号一以一一班加旧加】柱讨盯”注脚‘的价优’,故一,盯,,飞滋,《四,二娜击初】而,℃坷林而耐月卜〕样,山,〕城,卯而刀,,,,山,叉礴滋侣〔之〕〕匆飞而〕了〕班而二。山妞浙诚,二,。甲皿屺哪〕硒匆皿犯滋叭侣,月一个电子系统的大部分功能都可集成于一个单芯片的封装内,因此对微电子封装要求也越来越高。目前一个集成电路的封装成本几乎已和芯片的成本相当。高性能微电子封装技术已形成与集成电路产业相适应的高新技术产业。微电子封装技术已逐渐成为影响微电子技术发展的重要因素之一。微电子封装已逐渐发展成为一门多学科交叉的研究课题,。由于微电子的高密度化和高速化,必然导致发热量提高,电路工作温度不断上升。实验证明,单个元件的失效率与其工作温度成指数关系,功能则与其成反比。因而如何提高芯片的散热效率,使得电路在正常温度下工作就显得尤为重要。解决这个问题的一个重要手段是研究和开发导热性能优良的新型封装材料。电路工作温度变化形成的热冲击,直接影响到电子元器件的稳定,因此要求封装材料的热膨胀与芯片有良好的匹配。塑料封装生产性和经济性好,其它性能基本能满足现代微电子行业对封装材料的要收稿日期二一一作者简介王家俊一,男,杭州人,博士,浙江工程学院副教授,主要研究方向为包装材料、纺织品包装。包装工程入丫哄,﹃。州·一一门曰日︸心﹄,。。。卜·日卜睁︺研淤︸坐燕求,但其导热和热膨胀性能已越来越不适应微电子发展的需要了仁一。聚酞亚胺氮化铝复合材料作为微电子封装材料,可以结合聚酚亚胺和氮化铝的各自优点,具有高导热、低热胀、低介电、电绝缘、耐高温等优异的性能,应用于现代电子领域前景良好阮〕。前文已讨论了采用聚酞亚胺为基体的聚酞亚胺氮化铝复合封装材料的制备幻。在此主要讨论其导热性能和热膨胀性能。零导热性能研究如氮化铝体积咐材料的导热性由该材料的导热系数决定。复合材料的导热系数不仅与其组成各相的导热系数有关,而且还与各相的相对含量,其形态、分布、以及相互作用等有关。因此准确地预测聚酚亚胺氮化铝复合封装材料需要在理论和实践上进行探讨。“并联”和“串联”方程如果复合材料各相的分布为平行板式,则可借助电子学中将电阻电导率串、并联求电路总电导率的方法,准确地求出复合材料的导热系绷,一川。当热流方向与平行板的平面平行时,相当于一个“并联电路”。这时平行板内每一层具有相同的温度梯度,大部分热流则通过平行板内导热系数较高的层。因此平行板总的导热系数几。为图导热系数实测值和“并联”、“串联”方程预测曲线方程通常情况下,复合材料中的相分布为一相随机地分布在另一相中。文中研究的封装材料就是氮化铝粒子随机地分布在聚酞亚胺基体中。扫描电镜照片阁表明聚酚亚胺氮化铝复合封装材料中氮化铝以颗粒状随机地分布于聚酚亚胺基体。对这类更具普遍意义相分布的复合材料导热系数,最早的研究可追溯到年的日方程。假设分散相为球形粒子,粒子之间的距离足够远而没有相互作用。推导出的球形粒子随机分布在连续基体中的复合体系导热系数几。的方程为,习几。几矶〔几。一几几。二几一二一一一下万丁一下二二尸二一二二仁’几乙八一气入一几夕‘。二乙认凡式中,从为各层所占的体积百分数久‘为各层的导热系数。这种情况下复合材料的导热性能主要由导热系数较高的层决定。当热流方向与平行板的平面垂直时,相当于“串联电路...
