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什么是陶瓷封裝？

什么是陶瓷封裝？

集成電路密度和功能的提高推動電子封裝的發(fā)展。隨著現(xiàn)代微電子技術的創(chuàng)新，電子設 備向著微型化、集成化、高效率和高可靠性等方向發(fā)展，電子系統(tǒng)總體的集成度提高，功率密度也同步升高。電子元件長期在高溫環(huán)境下運轉(zhuǎn)會導致其性能惡化，甚至器件被破壞。因此，有效的電子封裝需要不斷提高封裝材料的性能，并將電子線路布線合理化，使得電子元件在不受環(huán)境影響的同時，實現(xiàn)良好的散熱，幫助電子系統(tǒng)保持良好的穩(wěn)定性。
什么是陶瓷封裝？
電子封裝一般可按封裝結(jié)構(gòu)、封裝形式和材料組成分類。從封裝結(jié)構(gòu)來看，主要包括了 基板布線、層間介質(zhì)和密封材料基板，基板分為剛性板和柔性板，層間介質(zhì)分為有機聚合物） 和無機（氧化硅、氮化硅和玻璃）兩種起到保護電路、隔離絕緣和防止信號失真等作用。密封材料當前主要為環(huán)氧樹脂，占整個電子密封材料的 97%以上，環(huán)氧樹脂成本低、產(chǎn)量大、 工藝簡單。從封裝形式來看，可分為氣密封裝和實體封裝。氣密封裝是指腔體內(nèi)在管芯周圍 有一定氣體空間與外界隔離，實體封裝指管芯周圍與封裝腔體形成整個實體。從材料組成分來看，主要分為金屬基、陶瓷基和塑料基封裝材料。
什么是陶瓷封裝？
電子封裝基本分類，數(shù)據(jù)來源：《電子封裝材料的研究現(xiàn)狀及趨勢》
陶瓷封裝在高致密封裝中具有較大發(fā)展?jié)摿?。陶瓷封裝屬于氣密性封裝，主要材料有 Al2O3、AIN、BeO 和莫來石，具有耐濕性好、機械強度高、熱膨脹系數(shù)小和熱導率高等優(yōu) 點。金屬封裝的主要材料包括 Cu、Al、Mo、W、W/Cu 和 Mo/Cu 合金等，具有較高的機械強度、散熱性能優(yōu)良等優(yōu)點。塑料封裝主要使用的材料為熱固性塑料，包括酚醛類、聚酯類、 環(huán)氧類和有機硅類，具有價格低、質(zhì)量輕、絕緣性能好等優(yōu)點。此外，電子封裝還常用四大 復合材料，分別為聚合基復合材料（PMC）、金屬基復合材料（MMC）、碳/碳復合材料（CCC） 和陶瓷基復合材料（CMC）。
什么是陶瓷封裝？
三大主要封裝材料
對于集成電路等半導體器件來說，封裝基板需要滿足以下六點要求：
（1）高熱導率，器件產(chǎn)生的熱量需要通過封裝材料傳播出去，導熱良好的材料可使芯片免受熱破壞；
（2）與芯 片材料熱膨脹系數(shù)匹配，由于芯片一般直接貼裝于封裝基板上，兩者熱膨脹系數(shù)匹配會降低芯片熱應力，提高器件可靠性；
（3）耐熱性好，滿足功率器件高溫使用需求，具有良好的熱穩(wěn)定性；
（4）絕緣性好；
（5）機械強度高，滿足器件加工、封裝與應用過程的強度要求；
（6）價格適宜，適合大規(guī)模生產(chǎn)及應用。
六大優(yōu)勢促使陶瓷封裝成為主流電子封裝。陶瓷基封裝材料作為一種常見的封裝材料， 相對于塑料封裝和金屬封裝的優(yōu)勢在于：
（1）低介電常數(shù)，高頻性能好；
（2）絕緣性好、可靠性高；
（3）強度高，熱穩(wěn)定性好；
（4）熱膨脹系數(shù)低，熱導率高；
（5）氣密性好，化學性 能穩(wěn)定；
（6）耐濕性好，不易產(chǎn)生微裂現(xiàn)象。
典型電子封裝材料性能對比
什么是陶瓷封裝？
封裝工藝形式多樣，適配各類應用需求。我們以光模塊的封裝為例，TOSA 和 ROSA 的主要封裝工藝包括 TO 同軸封裝、蝶形封裝、COB 封裝和 BOX 封裝。TO 同軸封裝多為 圓柱形，具有體積小、成本低、工藝簡單的特點，適用于短距離傳輸，但也存在散熱困難等缺點。蝶形封裝主要為長方體，設計結(jié)構(gòu)復雜，殼體面積大，散熱良好，適用于長距離傳輸。COB 即板上芯片封裝，將芯片附在 PCB 板上，實現(xiàn)小型化、輕型化和低成本等，BOX封裝 屬于一種蝶形封裝，用于多通道并行。此外，其余常見的封裝方式包括雙列直插封裝（DIP）、 無引線芯片載體（LCC）等等。
什么是陶瓷封裝？
TO 同軸封裝激光器示意圖?數(shù)據(jù)來源：光通信百科
什么是陶瓷封裝？
蝶形封裝激光器示意圖?數(shù)據(jù)來源：光通信百科
什么是陶瓷封裝？
COB 封裝收發(fā)器示意圖?數(shù)據(jù)來源：光通信百科
什么是陶瓷封裝？
BOX 封裝接收器示意圖?數(shù)據(jù)來源：光通信百科
其他常見封裝方式簡介
封裝方式
簡稱
簡介
晶體管外形封裝
TO封裝
插裝型封裝之一，由一個TO管座和一個TO管帽組成。TO管座作為封裝元件的底座并為其提供電源，而管帽則可以實現(xiàn)平穩(wěn)的光信號傳輸。這兩個元件形成了保護敏感元器件的密封封裝。
雙列直插式封裝
DIP
插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出，可以直接焊在有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上，或焊在有相同焊孔數(shù)的焊位中。其特點是可以很方便地實現(xiàn)PCB板的穿孔焊接，和主板有很好的兼容性，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。
插針網(wǎng)格陣列封裝
PGA
插裝型封裝之一,其底面的垂直引腳呈陳列狀排列。封裝基材基本上都采用多層陶瓷基板。用于高速大規(guī)模邏輯LSI電路。一般有CPGA(陶瓷針柵陣列封裝)以及PPGA(塑料針柵陣列封裝)兩種。
小外形封裝
SOP
是一種表面貼裝式封裝，引腳從封裝兩側(cè)引出呈海鷗翼狀。常見的封裝材料有:塑料、陶瓷、玻璃、金屬等,目前已發(fā)展出TSOP、VSOP等多種形式。
帶引腳芯片載體
LCC
表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝的四個側(cè)面引出，是高速和高頻IC用封裝，按材料的不同又細分為PLCC(塑料封裝)、CLCC(陶瓷封裝)。
球柵陣列封裝
BGA
表面貼裝型封裝之一,在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點用以代替引腳,在印刷基板的正面裝配LSI芯片,然后用模壓樹脂或灌封方法進行密封又可以細分為PBGA、CBGA等
芯片級封裝
CSP
CSP封裝可以讓芯片面積與封裝面積接近1:1的理想情況，與BGA封裝相比，同等空間下CSP封裝可以將存儲容量提高三倍，具有體積小、輸入/輸出端數(shù)多以及電氣性能好等優(yōu)點。
板上芯片封裝
COB
是裸芯片貼裝技術之一，半導體芯片交接貼裝在印刷線路板上，芯片與基板的電氣連接用引線縫合方法實現(xiàn)，并用樹脂覆蓋以確保可靠性。COB是最簡單的裸芯片貼裝技術,但封裝密度較差。