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封装材料概述
材料是工艺、性能和成本的关键，能够决定一个国家在世界上的权力和地位。合成和人造材料为国家、公司和人民创造了真正的财富并赋予了真正的权力。电子工业通过加工普通材料成奇异材料，创造了巨大的繁荣和非凡的技术。
本文着重介绍封装材料的相关知识，分述如下：
封装材料的选择
金属表面精饰及壳体材料
有机塑料优点及环氧的局限性
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封装材料的选择
材料在电子工业中的重要性不言而喻，封装材料的选择直接影响产品的性能、成本和市场竞争力。封装材料的选择需考虑工艺需求、材料性能及成本效益。特定工艺决定可用材料范围，材料也决定封装性能（如气密性）。
金属封装材料：包括铝、铬、钴、铜、金、铁、镍、银及特种合金（如可伐合金）。
无机封装材料：陶瓷、玻璃、硅、二氧化硅等矿物质。
有机封装材料：主要是聚合物，分为热固性和热塑性，可添加多种元素（如溴、氯、氟、氮、磷、硼、硫）以提高性能。
导电材料——互连
铝：曾是集成电路的优选导电体，但易形成高绝缘氧化物，影响焊接，且导电性中等。
铜：目前优选的封装导电体，储量丰富、价格便宜、易加工、易焊接、危害性低。广泛用于高压电力网、地线、汽车配线、印制电路板及电子封装领域。
银：比铜更优良的导体，常用于陶瓷封装中，因其易形成稳定的银粉和片，适用于导电浆料及黏结剂。
未来趋势：基于碳纳米管结构的有机导体可能成为未来的导体材料。
铜作为目前优选的封装导电体，其优势显著，但未来可能面临基于纳米技术的有机导体的挑战；银在特定应用中（如陶瓷封装）具有独特优势，但其广泛应用受限于成本和其他因素。
封装材料的研究和开发将持续进行，以满足不断变化的电子工业需求。
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金属表面精饰及壳体材料
铜导体的表面处理
裸铜快速氧化失去光泽，影响焊接和丝焊键合。常采用电镀镍作为阻隔层，防止金、钯等金属向铜内扩散。镍上再镀一层薄金，通过双置换化学反应实现自停止工艺，适合倒装芯片装配和常规焊接。
丝焊键合需要较厚的金属层，需通过化学镀或电镀实现。浸银加工越来越流行，但不适合金丝键合，可能适用于铝楔键合。有机可焊保护剂(OSP)用于铜表面保护，但寿命不如镀层长。
壳体材料
玻璃材料：早期用于真空管、气体放电灯等的气密性壳体。逐渐被先进陶瓷取代，因后者具有更高强度、更好热性能和易制造性。玻璃与陶瓷的主要区别在于微观结构：玻璃是无定形的，陶瓷是结晶的。
陶瓷材料：定义广泛，包括传统陶瓷和现代陶瓷（技术陶瓷）。由金属和非金属元素组成的无机化合物，具有高强度和脆性。
氧化铝是电子封装中最常用的陶瓷材料，具有低热膨胀系数、高强度和简单工艺。氮化铝具有高热导率，适合用作封装底座。
金属材料：可用于小型、低引线数芯片或特殊芯片和完全的系统封装(SoP)。常选用低膨胀和耐腐蚀的合金，如“可伐”(42合金)，具有与玻璃相当的热膨胀系数。其他金属合金如钨铜、银-镍-铁合金、铜钼等也因其良好的热导率和低膨胀系数而被使用。
常用镀层为金，以提高表面性能和外观。
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有机塑料优点及环氧的局限性
有机塑料及其优点
有机塑料概述：有机聚合物由长链分子组成，多数为人工合成。含有C-H键的分子被定义为有机，与无机化合物（如SiC）区分。塑料是合成或半合成聚合物材料的通称，用途广泛。
塑料时代的意义：人类文明进入塑料时代，塑料电子器件封装时代即将到来。尽管基础聚合物已发明，但新型聚合物和工艺仍在不断革新。有机聚合物在纳米电子领域有潜力取代金属丝和硅晶体管。
塑料分类：
热固性塑料：如环氧树脂，加热后固化，形成交联长链。环氧树脂是广泛应用的有机封装材料，用于制造电路层压板。固化过程需要硬化剂和加速剂，填料（如二氧化硅）用于降低热膨胀系数。
热塑性塑料：受热软化，无交联，可反复成型。适用于高温焊接，具有高抗湿性和快速成型能力。某些热塑性塑料无需添加阻燃剂即可通过阻燃标准。
塑料在电子封装中的应用：
塑料因其低成本、易加工和多功能性，在电子封装中占据重要地位。新型有机聚合物正在被开发用于电子器件，如有机发光二极管。塑料封装技术不断进步，以满足无铅焊接、高抗湿性和精密成型等要求。
塑料作为现代工业中不可或缺的材料，其种类和用途极其广泛。在电子封装领域，热固性塑料和热塑性塑料各有优势，不断推动着封装技术的发展。随着新型有机聚合物的不断涌现和工艺的不断革新，塑料在电子封装中的应用前景将更加广阔。
环氧的局限性
环氧树脂的平稳期与挑战：许多人认为环氧树脂等热固性聚合物已达到发展平稳期，难以满足日益提高的封装要求。高吸湿性和必须添加阻燃剂是其面临的主要问题。
环氧树脂在电子领域的地位：尽管环氧树脂在电子封装、包封材料、填料和电路板等领域占据统治地位，但其性能均衡而缺乏特定领域的显著优势。大量填料和改性剂的使用是提升其性能的必要手段。
阻燃与热膨胀系数的改进：为达到阻燃标准，需加入大量有机溴化物。为改进高热膨胀系数（约80~90ppm/℃），密封剂和下填料中常含有更多填料。
吸水性与尺寸稳定性：环氧树脂的高吸水性类似于“海绵”，需通过添加玻璃增强剂控制尺寸稳定性。
回收与再利用的难题：热固性材料（包括环氧树脂）难以循环和再利用，通常只能重新磨碎后使用。填埋和焚烧作为处理方式的未来可能受到质疑，因环氧树脂回收技术尚不成熟。
热塑性塑料的优势：热塑性塑料易于从无机材料和金属中分离，回收技术相对成熟。其在电子产品中的应用（如印制电路板和封装）有望实现更高的回收率和再利用率。热塑性塑料电子技术的发展将促进废旧产品的转化和升级，减少浪费，提供合理的环境解决方案。
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