環氧模塑料與集成電路互動發展

　　在電子技術日新月異的變化潮流下，集成電路向著超大規模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速發展，因而對集成電路的封裝也提出了愈來愈高的要求。而集成電路封裝技術的進步又極大地促進了集成電路水平的提高，深刻地影響著集成電路前進的步伐。作為集成電路封裝的關鍵材料和技術，環氧模塑料與集成電路形成了互動發展的良好勢頭。
　　半導體微電子技術為現代科技、軍事、國民經濟和人們的日常工作與生活開創了前所未有的發展基礎和條件，一直保持著良好的發展勢頭，近年我國以30%以上的速度逐年遞增。電子封裝伴隨著電路、器件和元件的產生而產生、伴隨其發展而發展，終發展成當今的封裝行業，特別是環氧模塑料子產業。半導體芯片只是一個相對獨立的個體，為完成它的電路功能，必須與其他芯片、外引線連接起來?，F代電子技術的發展使集成度迅猛增加，一個芯片上引出線高達千條以上，信號傳輸時間、信號完整性成為十分重要的問題。集成度的增加使芯片上能量急劇增加，每個芯片上每秒產生的熱量高達10J以上，因而如何及時散熱使電路在正常溫度下工作成為一個重要問題。有些電路在惡劣的環境(水汽、化學介質、輻射、振動)下工作，這就需要對電路進行特殊的保護。
　　要充分發揮半導體芯片的功能，對半導體集成電路和器件的封裝是必不可少的。據環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹說，以環氧模塑料為主要材料的電子封裝起的就是這個作用，電子封裝的4大功能為：為半導體芯片提供信號的輸入和輸出通路；提供熱通路，散逸半導體芯片產生的熱量；接通半導體芯片的電流通路；提供機械支撐和環境保護?？梢哉f電子封裝直接影響著集成電路和器件的電、熱、光和力學性能，還影響其可靠性和成本。同時，電子封裝對系統的小型化常起到關鍵作用。因此，集成電路和器件要求電子封裝具有優良的電性能、熱性能、力學性能和光性能，同時還必須具有高的可靠性和低的成本。無論在軍用電子元器件中還是在民用消費類電路中，電子封裝都有著舉足輕重的地位，概括起來即基礎地位、先行地位和制約地位。
　　集成電路越發展越顯示出電子封裝的重要作用。一般說來有一代整機便有一代電路和一代電子封裝。要發展微電子技術、要發展大規模集成電路，必須解決好3個關鍵問題：芯片設計、芯片制造加工工藝和封裝，三者缺一不可、必須協調發展。根據封裝材料的不同，電子封裝可分為塑料封裝、陶瓷封裝和金屬封裝3種，其中后2種為氣密性封裝，主要用于航天、航空及軍事領域，而塑料封裝則廣泛使用于民用領域。由于塑料封裝半導體芯片的材料成本低，又適合于大規模自動化生產，近年來無論晶體管或集成電路都已越來越多地采用塑料封裝，陶瓷和金屬封裝正在迅速減少。隨著低應力、低雜質含量，高粘接強度塑封料的出現，部分塑料封裝的產品已可滿足許多在不太惡劣環境中工作的軍用系統的要求，這將使過去完全由陶瓷和金屬封裝一統天下的軍品微電子封裝也開始發生變化。現在整個半導體器件90%以上都采用塑料封裝，而塑料封裝材料中90%以上是環氧塑封料，這說明環氧塑封料已成為半導體工業發展的重要支柱之一。
　　電子材料是發展微電子工業的基礎，作為生產集成電路的主要結構材料――環氧塑封料隨著芯片技術的發展也正在飛速發展，并且塑封料技術的發展將大大促進微電子工業的發展。目前集成電路正向高集成化、布線細微化、芯片大型化及表面安裝技術發展，與此相適應的塑封料研究開發趨勢是使材料具有高純度、低應力、低膨脹、低a射線、高耐熱等性能特征。用于塑料封裝的環氧樹脂樹脂的選擇原則是：在寬的溫度、頻率范圍內，具有優良的介電性能；具有較好的耐熱性、耐寒性、耐濕性、耐大氣性、耐輻射性以及散熱性；具有與金屬、非金屬材料基本相匹配的熱膨脹系數，粘接性好；固化過程中收縮率要小，尺寸要穩定；不能污染半導體器件表面及具有較好的加工性能。環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家認為，環氧塑封料是由環氧樹脂及其固化劑酚醛樹脂等組分組成的模塑粉，它在熱的作用下交聯固化成為熱固性塑料，在注塑成形過程中將半導體芯片包埋在其中，并賦予它一定結構外形，成為塑料封裝的半導體器件。它是國外在20世紀70年代初研究開發的新產品。用塑料封裝方法生產晶體管、集成電路(IC)、大規模集成電路(LIC)、超大規模集成電路(VLIC)等在國內外已廣泛使用并成為主流。當今每年用于封裝用的環氧塑封料大約30萬噸。