陶瓷封裝外殼由于其優越的高氣密性、高熱傳導率、高耐濕性、高機械強度、高絕緣電阻等性能,被廣泛應用于混合集成電路、光電器件、聲表面波器件、霍爾器件、晶體振蕩器和固體繼電器等器件封裝。陶瓷封裝外殼的可靠性好,采用多層陶瓷工藝生產的表面貼裝型外殼適合于大批量生產,其性能價格比較好,被廣泛應用于通信、工業激光器、消費電子、汽車電子等領域。
圖??工業激光器用電子陶瓷外殼生產工藝流程,來源:中瓷電子招股書多層陶瓷外殼一般先將陶瓷粉料加上有機粘結劑和溶劑通過軋膜、擠膜或流延的方式制成一定厚度的陶瓷生膜片,通過印刷金屬漿料布線、模具或打孔機成型、疊片、層壓成一個生陶瓷件后,通過排除粘結劑,燒結成陶瓷基體,再在陶瓷基體釬焊上金屬零件,再電解鍍鎳和鍍金后,進行檢驗交付。主要涉及的生產原材料有多層陶瓷材料、印刷用漿料、引線框架、封接環材料、熱沉材料以及焊料。多層陶瓷用陶瓷材料通常分為高溫陶瓷材料(HTCC)和低溫陶瓷材料(LTCC)兩類:主要應用的陶瓷材料為氧化鋁、氧化鈹和氮化鋁。最常用的是氧化鋁材料,氧化鋁具有高機械強度和良好的絕緣性能。由于氧化鋁含量不同,通常采用90%氧化鋁陶瓷、92%?氧化鋁陶瓷、96 %氧化鋁陶瓷等。高溫陶瓷的金屬化漿料通常采用鎢漿(W),也有采用鉬-錳漿(Mo-Mn)作為金屬化布線的材料;為了確保釬焊金屬零件如外引線、封接環的強度,特別是釬焊封接環后滿足平行縫焊的工藝要求,以提高金屬化強度,采用在鎢基漿料中添加添加劑的做法,增加金屬化層與陶瓷的結合力。低溫陶瓷的金屬化布線材料通常采用銅(Cu)漿,因其價格低廉,可大大降低成本。但是在某些場合,例如:為了適應某些高價位產品的特殊需要,例如:鍵合的要求,也有采用金漿(Au)、金-鉑(Au-Pt)漿和銀-鈀(Ag-Pa)漿的。高溫陶瓷有時為了某些需要,也采用陶瓷粉料配制的絕緣漿,低溫陶瓷為了將電阻、電容和電感做在一起,需要采用電阻漿和介質漿等。一般采用4J42或4J29帶材,前者為鐵-鎳合金(Fe-Ni42),其膨脹系數與陶瓷匹配,其價格也較后者低,陶瓷外殼大多采用此種材料;后者為鐵-鎳-鈷合金(Fe-Ni29-Co17),其膨脹系數與玻璃匹配,為玻封合金,陶瓷外殼有時也采用。一些功率器件要求外殼導熱散熱性能好,因此,作為陶瓷外殼散熱片用的熱沉材料,通常均采用熱膨脹系數與陶瓷材料相近的鎢-銅和鉬-銅材料。由于鉬-銅材料加工性能好,可以做得較薄,而且可以沖壓加工,因此,常用于扁平外殼的熱沉;而鎢-銅材料必須采用粉末冶金工藝成型,一般均較厚,因此用于外形尺寸較大的陶瓷外殼的熱沉。通常采用銀-銅焊料(Ag72/Cu28),其溶點為779℃,釬焊溫度為?850?~900?℃。多層陶瓷外殼設計與使用中的幾個問題,湯紀南,《電子與封裝》中瓷電子招股書
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