陶瓷封裝工藝介紹

陶瓷封裝工藝是指采用陶瓷外殼 (Ceramic Packaging Shell, CPS)或陶瓷基板作為封裝載體，在陶瓷外殼的芯腔或陶瓷基板芯片安裝區(qū)黏結(jié)或焊接上芯片，再通過號(hào)線鍵合或倒裝焊等進(jìn)行芯片與外殼或基板的互連，然后用金屬或陶瓷蓋板、管帽將芯片密封在空腔中的一類半導(dǎo)體組裝工藝過程。陶瓷封裝是為了適應(yīng)電子產(chǎn)品在惡劣環(huán)境（如高溫、高濕度、高能輻照環(huán)境等）、長(zhǎng)壽命等需求而發(fā)展起來的高可靠性封裝。

陶瓷封裝材料有氧化鋁（A1?O?，）、氮化鋁（AIN)、碳化硅（SiC）等。高功率密度集成電路封裝通常采用高熱導(dǎo)率陶瓷外殼或基板。按燒成溫度的不同，它們又分為高溫共燒陶瓷 ( High Temperature Co-fired Ceramics, HTCC)和低溫共燒陶瓷 (Low Temperature Co-fired Cerarnics, LTCC)外殼或基板，LTCC 中又有與 FR4 等有機(jī)基板熱膨胩系數(shù)接近的高熱膨賬系數(shù)陶瓷基板，以及與硅芯片等熱膨脹系數(shù)較為接近的低熱膨脹系數(shù)陶瓷基板。

陶瓷封裝主要包括陶瓷雙列直插封裝（CDIP）、陶瓷無引線片式載體封裝(CLCC)、陶瓷雙列無引腳（CDFN）封裝、陶瓷四面無引線扁平（CQFN)封裝、陶瓷四面引線扁平封裝 (CQFP)、陶瓷“丁”形引線四面扁平（CQFJ) 封裝、陶瓷小外形封裝（CSOP）、陶瓷“丁”形引線小外形（CSOJ）封裝、陶瓷針柵陣列（CPGA）封裝、交錯(cuò)式針柵陣列 (Staggered Pin Grid Array, SPGA)封裝、微型針柵陣列（從PGA）封裝、陶瓷觸點(diǎn)陣列 (CIGA)封裝、陶瓷球柵陣列（CBGA）封裝、陶瓷焊柱陣列 (CCGA)封裝、低溫玻璃熔封系列陶瓷封裝、帶光窗結(jié)構(gòu)的陶瓷封裝等。不同的陶瓷封裝形式的封裝工藝是有差異的；針對(duì)不同的質(zhì)量要求，封裝工藝也會(huì)有所不同。

下圖所示為陶瓷封裝典型工藝流程圖。

陶瓷封裝工藝流程中的許多工藝與塑料封裝流程中的許多工藝是相同的，如圓片減薄、圓片背面金屬化、芯片貼裝、引線鍵合（焊線）、倒裝焊、回流焊、底部填充、植球或植柱、打標(biāo)、成型剪邊（需要時(shí)）、包裝等。而密封、檢漏、植柱是陶瓷封裝中所特有的工藝。

(1）密封：密封工藝有平行縫焊、玻璃熔封、合金焊料熔封、激光封焊等，與金屬封裝工藝中的密封工藝基本相同，但金屬封裝中的儲(chǔ)能焊不適合作為陶瓷封裝的密封工藝，陶瓷封裝中的玻璃熔封工藝不適合作為金屬封裝的密封工藝。

(2）檢漏：是指對(duì)有內(nèi)空腔的集成電路通過加壓示蹤氣體（如氦、氪一85 等）、示蹤劑（如氟碳化合物、染料等)，在規(guī)定壓強(qiáng)、時(shí)間下通過漏孔滲人，再在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用可以定量分析示蹤氣體釋放來判斷密封漏率大小及是否合格的過程。對(duì)薄型蓋板集成電路，也可通過加一定氣壓使之變形，再用光干涉儀觀測(cè)蓋板變形來確定漏率并判斷其是否合格。

（3）植柱：植柱與 PBGA 或 CBGA 植球工藝基本相同。下圖所示為典型CCGA 植柱工藝示意圖。植柱采用焊膏印刷工藝、回流焊工藝，在焊柱過程中必須采用模具以保證焊柱與外殼或基板面垂直，以及焊柱外端面的共面性在0.1mm 內(nèi)。

審核編輯：劉清