封裝測試是位于芯片生產的后段工序，起著將芯片與外電路連接的重要作用，同時為芯片的正常工作提供支撐、散熱和保護。電子封裝材料一般要具備與芯片相匹配的熱膨脹系數，同時具有很好的散熱性能。狹義的電子封裝材料指包裹芯片和引線框架的封裝外殼，也就是通常所說的塑料封裝、陶瓷封裝、金屬封裝。而廣義的電子封裝材料指除芯片以外，封裝體中剩下的所有部分，包括封裝外殼、基板、鍵合線、粘結材料、引線框架、封裝體底部焊點、散熱片。

圖1 芯片封裝體示意圖

今天筆者來對各種封裝材料進行詳細的介紹：

1.封裝外殼

封裝外殼主要對芯片和引線框架起到密封和保護的作用，通常需要具有與芯片相匹配的熱膨脹系數，散熱性較好且與內部器件的黏結性較好。常見的封裝外殼材料有塑料、金屬、陶瓷。塑料封裝外殼主要以環氧樹脂為主，但由于環氧樹脂熱膨脹系數較高且導熱性較差，常采用二氧化硅作為填充料，以降低其熱膨脹系數并改善熱導率。目前而言，塑料封裝依然是主要的封裝形式，但在導熱和可靠性要求較高的場合，會采用陶瓷封裝，在一些特殊領域也會采用金屬封裝。比如一些軍用模塊會使用陶瓷封裝，紅外探測器芯片會采用金屬封裝。

2.基板

基板主要對芯片起到固定、支撐、散熱以及連接下層電路板的作用，在很多封裝形式當中可能不涉及基板，而是芯片直接貼裝在引線框架上。基板通常可以分為樹脂基板、陶瓷基板、金屬基板。常見的樹脂基板有玻璃纖維增強環氧樹脂基板、BT樹脂基板，常見的陶瓷基板為高溫共燒陶瓷基板（HTCC）和低溫共燒陶瓷基板（LTCC），金屬基板有銅基板、鋁基板。

3.引線框架

引線框架的主要作用是承托芯片和外引管腳。一般需要具備高導電、導熱性，良好的熱匹配，良好的耐蝕性和抗氧化性。引線框架采用的材料一般為銅合金或鐵鎳合金。對于小尺寸芯片，引線框架一般采用綜合性能較好的銅合金（包括銅-鐵系，銅-鎳-硅系，銅-鉻系，銅-鎳-錫系），而一般的芯片則采用鐵鎳合金作為引線框架，其表面鍍銅。

4.鍵合線

鍵合線常用來連接芯片焊點和引線框架或基板，以實現芯片和外電路的電氣連接。鍵合線一般應具備良好的導電、導熱性，且與芯片之間焊接性良好。常用的鍵合線為金線、銅線或鋁線。

5.粘結材料

粘結材料是將芯片與承載體連接的材料，以起到固定芯片的作用（因為處于芯片和基板之間，未在圖1中顯示出來）。一般應具有物理、化學性能穩定，導電導熱性強，低固化溫度等要求。根據貼裝方式的不同，常用的粘結材料有銀漿、低熔點玻璃、導電膠、環氧樹脂、金屬-硅共晶體（此時是由于采用共晶焊接的方式，金屬與Si芯片之間發生原子擴散形成金屬-硅共晶體）。

6.散熱片

散熱片，又稱熱沉板，其主要作用是將封裝體內部產生的熱量散發至環境中的作用。當芯片采用倒扣焊的鍵合方式時，散熱片通常位于芯片的背面，常用的散熱片材料為鋁或銅。

圖2 芯片倒扣焊示意圖

7.焊點

這兒的焊點指的是封裝體底部與電路板連接時的焊球以及焊球與封裝體連接使用的低溫共晶焊料。通常球柵陣列封裝（BGA）會采用底部焊點與電路板相連，其焊球材料為高溫共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封裝體的連接采用低溫共晶焊料63Sn37Pb。

圖3 焊點材料

總結：由于芯片封裝的形式多樣，涉及的材料種類也比較多，筆者在這兒只是列舉出我們常見的一些電子封裝材料，希望對大家的學習和工作有所幫助。

作者：重慶大學 劉江江 研究生