《电子材料概述》PPT课件.ppt

1,欢迎同学们回归学校！,2,前言：电子材料概述,主讲：马文英E-mail：mwy课件共享密码：dzcl,3,学时及学分,学时：32学时学分：2分,4,考核方式,考试成绩(80%)出勤+作业成绩(20%),信息化社会与IC,5,全球IC市场发展状况,6,因特尔创始人：戈登.摩尔,摩尔定律：每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻两番。加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。,过去和现在的比较,8,集成电路组成材料,金属：Al，Cu，AuSiO2P型硅N型硅多晶硅,最基本的NMOS单元,其它：有机材料、封装陶瓷、塑料等,封装体的主要类型,（DualInlinePackage）,（SmallOutlineL-LeadedPackage）,（QuadFlatPackage）,（BallGridArray）,（QuadFlatNon-LeadedPackage）,CSP（ChipScalePackage）,FC-BGA（FlipChipBGA）,BGA型,引线框架型,BGA,9,外腿,封装树脂,金属引线,芯片,金属衬底,内腿,金线,芯片,塑封树脂,引线框架,导电性粘接剂,引线框架型封装材料,10,BGA型封装的材料,塑封树脂,BGA基板,焊球,芯片,金丝,与引线框架型封装不同的地方,11,焊料及焊球,PCB,PCB,SnPbPlatedLead,BT(BismaleimideTriazine)Substrate,AuWire,SolderJoint,SolderBall,SolderPaste,焊料作为电子封装技术中最基本的互连材料，在实现封装和保证可靠性方面承担着极为重要的角色,焊料,12,铅的危害,SO2，NO2，Cl2酸性雨,铅污染地下水,含铅电子垃圾,土壌汚染,Pb+1/2O2PbOPbO+H2SO4PbSO4+H2OPbO+HNO3Pb(NO3)+H2OPbO+2HClPbCl2+H2O,13,Sn-Ag系（Sn-Ag、Sn-Ag-Cu等）熔点高（217-221）成本高（Sn-Pb的二倍）能耗大,目前主要的无铅焊料,Sn-Zn系（Sn-Zn、Sn-Zn-Bi等）熔点低（198-199）成本低（与Sn-Pb相当）资源丰富,14,电子材料的含义,概念：电子材料是指与电子工业有关的，在电子技术和微电子技术中使用的材料。包括：导电金属及其合金材料、介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、磁性材料、光电子材料以及其他相关材料。地位：是制作电子元器件及集成电路的物质基础。材料、能源和信息技术是当前国际公认的新科技革命的三大支柱。,15,用事实说话国内高校科研及就业,电子科技大学-微固学院-信息材料科学与工程系-固体电子工程专业核心课程，电子材料主要研究方向：集成电路（功率、数字电路ASIC，模拟集成电路）电子材料（信息存储材料，纳米信息材料，薄膜材料，电子陶瓷材料，磁性材料等）中华英才网：“电子材料”得到五万多条结果。,16,17,用事实说话神光工程,18,纳米谐振器,纳米卫星,用事实说话纳米材料,纳米齿轮,尊敬的各位领导：我们无机062班全体同学诚挚地申请参加江苏大学“红旗团支部”的评选。团结勤奋，自信勇敢，求实创新是我们真实地写照。我们无机062班是由21个男生和6个女生组成的一个具有强大凝聚力的大家庭。班上同学的政治思想好，集体观念强、学习风气浓、干部力量强、活动也开展的好。在校院领导正确方针的指导下、高效团结的班委的带领下，我们无机062班团结一心，众志成城，在思想、学习、课余活动、体育等方面都取得了辉煌的成绩。,一纳米究竟有多小？,21,纳米技术,1959年费曼在美国物理学会年会上发表了一篇题为在末端处有足够的空间的讲演人类一旦掌握了对原子逐一实行控制的技术后，能按自己的愿望人工合成物质的那一天也就为期不远了。只要按化学家的要求把原子放在指定的位置，所需的物质就制造出来了。,纳米技术，包括两部分：纳米工艺用以隔离、定位及控制原子显微技术把原子一个接一个按各种稳定的模式组装起来，从一个小零件直到个整体结构。,22,费曼不仅提出了问题，而且证明了它是为规律所允许的，他说：,据我所知，物理学并不排除逐个原子地对物质合成实行控制的可能性，这种想法并不违反任何规律，从原则上讲它是能够做到的。,世界上最小的汽车仅4纳米,世界上最小的书法IBM,P.25/44,纳米技术的应用,1)在微电子学上的应用纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破，可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。纳米电子学将成为本世纪信息时代的核心,2)在光电领域的应用纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。,26,3)在传感器方面的应用传感器是纳米技术应用的一个重要领域。随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。比如，将微型传感器装在包装箱内，可通过全球定位系统，可对贵重物品的运输过程实施跟踪监督；将微型传感器装在汽车轮胎中，可制造出智能轮胎，这种轮胎会告诉司机轮胎何时需要更换或充气；还有些可承受恶劣环境的微型传感器可放在发动机汽缸内，对发动机的工作性能进行监视。在食品工业领域，这种微型传感器可用来监测食物是否变质，比如把它安装在酒瓶盖上就可判断酒的状况等。,纳米技术的应用,27,电子材料分类用途,结构材料：指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料；常用于制作外壳、基片、框架、散热片以及加固等功能材料：除具备强度性能外，还能具有特殊的性能，如可以实现光、电、热、磁、力等不同形式的交换作用。常被加工成不同的形状，配以必要的连接，具有将各种形态的能量互相转换的功能，例如各种传感器，电子元器件等。,28,电子材料分类组成,无机材料：金属材料、半导体材料以及它们的氧化物材料，如陶瓷材料。有机材料：高分子材料，例如聚合物材料。,29,电子材料分类先进性,传统材料：指已大批量生产，价格一般比较低，在工业应用上已经有较长的时间和数据。例如常规的硅材料，陶瓷材料等。先进材料：指具有优异性能的高科技产品，正在进行商业化或研制之中，并具有一定的保密性。例如纳米材料，聚合物材料等。,30,红色塑料棒在装有正折射率（左）以及负折射率（右）的液体中,31,电子材料分类物理性质,导电材料：超导材料半导体材料绝缘体材料压电铁电材料磁性材料光电材料。,32,电子材料对环境的要求,温度：一般在-5555C使用，特别用途除外压力：一般工作在一个大气压下，特别用途除外湿度：65%75%相对湿度下，避免击穿或短路环境中的化学颗粒及尘埃霉菌和昆虫辐射机械因素。,33,现代社会对电子材料的要求,结构与功能相结合,34,现代社会对电子材料的要求,智能化,含偶氮苯聚氨酯的形状记忆效应：（a）25下的原始形变；（b）75下暂时形变；（c）25回复到原始形变,35,现代社会对电子材料的要求,减少污染节省能源长寿命和可控寿命长期的稳定可靠性,36,电子材料的选用原则,性能参数元器件结构特点元器件的工艺特点已知定律或法则经济原则,37,电子材料发展动态,先进电子材料,石墨烯半导体量子点能实现单分子传感器如果将石墨烯上的氦原子岛移除，余下的就是石墨烯量子阱,最新研制的新型生物计算机可让科学家对分子进行“编程”，并由活细胞执行“命令”。,38,电子材料发展动态,有机电子材料有机导电、压电、光电、磁性材料等,白色有机发光二极管,科学家期望，在不久的将来，房间将会逐渐被这些白色薄嵌板照亮,39,电子材料发展动态,电子薄膜材料计算机辅助设计电子材料,纳米材料,40,电子材料,第一篇：电性材料第二篇：电介质材料第三篇：磁性材料第四篇：光电子材料第五篇：现代检测技术,电导理论导电材料电阻材料超导材料半导体材料,电解质理论电容器材料微波介质材料压电与热释电材料铁电材料,参考资料,教材：朱建国，电子与光电子材料，国防工业出版社参考书