電子元件長期在高溫、高濕等環境下運轉將導致其性能惡化,甚至可能會被破壞。因而,需要采用有效的封裝方式,不斷提高封裝材料的性能,才能使得電子元件在外界嚴苛的使用環境下保持良好的穩定性。

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一、三大封裝材料統領封裝領域
電子封裝材料組成分來看,主要分為金屬基、陶瓷基和塑料基封裝材料。

陶瓷封裝在高致密封裝中具有較大發展潛力,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、熱膨脹系數小和熱導率高等優點。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、散熱性能優良等優點。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、環氧類和有機硅類,具有價格低、質量輕、絕緣性能好等優點。
幾種典型陶瓷封裝材料性能對比
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勢在于:(1)低介電常數,高頻性能好;(2)絕緣性好、可靠性高;(3)強度高,熱穩定性好;(4)熱膨脹系數低,熱導率高;(5)氣密性好,化學性能穩定;(6)耐濕性好,不易產生微裂現象。
陶瓷封裝工藝形式多樣,適配各類應用需求。主要有CBAG陶瓷球柵陣列、FC-CBGA倒裝陶瓷球柵陣列、CQFN陶瓷四方扁平無引腳封裝、CQFP陶瓷四方扁平封裝、CPGA陶瓷插針網格陣列封裝以及各種陶瓷基板等,封裝工藝及產品類型呈多元化發展,以滿足下游各類應用需求。

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,設計結構復雜,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。
在陶瓷覆銅板方面,主要有DPC直接鍍銅基板、DBC直接敷銅基板、AM活性金屬釬焊基板、LAM激光快速活化金屬化技術等。由于具有高導熱、高氣密性、高強度等特點,目前在功率半導體IGBT、激光器、LED器件等產品應用中前景廣闊。原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):陶瓷封裝將成為主流電子封裝技術