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陶瓷封装将成为主流电子封装技术
电子元件长期在高温、高湿等环境下运转将导致其性能恶化,甚至可能会被破坏。因而,需要采用有效的封装方式,不断提高封装材料的性能,才能使得电子元件在外界严苛的使用环境下保持良好的稳定性。


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图源自网络


一、三大封装材料统领封装领域


电子封装材料组成分来看,主要分为金属基、陶瓷基和塑料基封装材料。

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陶瓷、塑料、金属三大封装材料

陶瓷封装在高致密封装中具有较大发展潜力,属于气密性封装。主要材料有Al2O3、AIN、BeO和莫来石,具有耐湿性好、机械强度高、热膨胀系数小和热导率高等优点。

金属封装的主要材料包括 Cu、Al、Mo、W、W/Cu 和 Mo/Cu 合金等,具有较高的机械强度、散热性能优良等优点。

塑料封装主要使用的材料为热固性塑料,包括酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类,具有价格低、质量轻、绝缘性能好等优点。

二、六大优势促使陶瓷封装成为主流电子封装

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几种典型陶瓷封装材料性能对比


陶瓷基封装材料作为一种常见的封装材料,相对于塑料封装和金属封装的优势在于:(1)低介电常数,高频性能好;(2)绝缘性好、可靠性高;(3)强度高,热稳定性好;(4)热膨胀系数低,热导率高;(5)气密性好,化学性能稳定;(6)耐湿性好,不易产生微裂现象。

三、陶瓷封装形式多样化,满足各种高可靠封装要求


陶瓷封装工艺形式多样,适配各类应用需求。主要有CBAG陶瓷球栅阵列FC-CBGA倒装陶瓷球栅阵列CQFN陶瓷四方扁平无引脚封装CQFP陶瓷四方扁平封装CPGA陶瓷插针网格阵列封装以及各种陶瓷基板等,封装工艺及产品类型呈多元化发展,以满足下游各类应用需求。

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TOSA封装 图源京瓷

以光模块的封装为例,TOSA和ROSA的主要封装工艺包括TO同轴封装、蝶形封装、COB封装和BOX封装。TO同轴封装多为圆柱形,具有体积小、成本低、工艺简单的特点,适用于短距离传输,但也存在散热困难等缺点。

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蝶形封装 图源中瓷电子

蝶形封装主要为长方体,设计结构复杂,壳体面积大,散热良好,适用于长距离传输。COB即板上芯片封装,将芯片附在PCB板上,实现小型化、轻型化和低成本等,BOX封装属于一种蝶形封装,用于多通道并行。此外,其余常见的封装方式包括双列直插封装(DIP)、无引线芯片载体(LCC)等等。


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DBC陶瓷基板 图源富乐华

在陶瓷覆铜板方面,主要有DPC直接镀铜基板、DBC直接敷铜基板、AM活性金属钎焊基板、LAM激光快速活化金属化技术等。由于具有高导热、高气密性、高强度等特点,目前在功率半导体IGBT、激光器、LED器件等产品应用中前景广阔。


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