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陶瓷封装((Ceramic PKG)

氧化铝或者氧化锆之类的无机物在高温下制造而成的物质，
安装于传感器、高频、高功率LED、应用于医疗、
国防的电子配件等，还可用于Case(机箱)，优点是耐磨耗性、
耐热性、屏蔽电波、耐腐蚀性等，可用于可靠性高的电子配件。

陶瓷封装特性及优点

1. 一般用于要求高性能、可靠性应用。

2. 高倾斜度和弹性系数、耐蚀性、耐磨耗性，热膨胀系数相对较低。

3. 高频特性良好，抗热可以很容易体现各种温度特性。

4. 因其没有极性，利于在基板安装.。

5. 随着移动通信机器、数码家电等成套产品的数码化、高频化及小型化，使用范围扩大。

陶瓷物性 (Ceramic Material)

陶瓷物性
	Alumina		ALN	Polyimide (REF.)	Si (REF.)	GaAs (REF.)
	MDTB-900	MDTW-900	ALN	Polyimide (REF.)	Si (REF.)	GaAs (REF.)
T.C.E. [10^-6/K]	6.7 R.T. ^-400C	6.8 R.T. ^-400C	4.4 R.T. ^-400C	20-70 R.T. ^-300C	3.6 R.T. ^-400C	6.0 R.T. ^-400C
Thermal Conductivity [W/mk, R.T.]	17	17	170	0.2	125	54
Yung’s Modulus [GPa]	280	280	350	3	-	-
Bending Strength[MPa]	350	350	350	-	100	-
∂-Particle Count [Count/cm²-h]	0.1	0.1	0.1	-	-	-
Dielectric 1MHz R.T. Constant 10GHz R.T.	9.4 8.8	9.8 9.0	8.9 8.5	3.2 -	12.0 -	13.1 -
Dielectric 1MHz R.T. Loss 10GHz R.T.	5×10^-4 1×10^-3	4×10^-4 1×10^-3	3×10^-4 3×10^-3	6×10^-3 -	- -	- -
Volume Resistivity [Ωm]	10¹²	10¹²	10¹²	10¹²	10⁸	10^{-8 -} 10^-6
Breakdown Voltage [KV/mm]	15	15	15	300	-	-

适用领域

适用领域 (HTCC 应用产品实例)

适用领域 (HTCC 应用产品实例)
产业	用途	应用产品
	应用于Package	Crystal/Oscillator/SAW packages, Ceramic/Metal package, Hybrid packages, Optical Package, Power dissipation package, Sensor packages, LED packages, Monolithic microwave hybrid technology
IT 电子	应对 HTCC	Amp housing, Custom pin grid array(PGA), High Frequency Feedthroughs, Leadless chip carriers(CLCC), Multichip module(MCM), Pad array carriers(BGA), Quad Flat packs(QFP), Quad No lead(QFN)
	Optoelectronics	CMOS, CCD, CLCC, Infrared, ultraviolet image sensor
	应用于抵抗	卷发器(curling), 烙铁(soldering iron), PTC, Bidet, Plasma reactor
汽车	全部	Power electronics PCB, LED lamp, Honeycomb, PTC heater, 离子发生器, Glow Plug, 等
半导体	应用于设备	Probe Card, ESC, Susceptor, Boat, Tube, Chuck 等
生物	应用于人体	生物体材料、人工供材、牙齿配件

现在及未来研究开发方向

现在，主要作为HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic) Al2O3(Alumina)等组成部分，内部电极与W或Mo、Mn系相同的高熔点金属被用于内层配线及层之间通电(via)，研究开发要求用氢或者氮或者混合型在还原氛围下，通过1,500℃以上温度塑型制造的具有机械性、电气性特性的电子配件、传感器等的绝缘型陶瓷封装。

最近，随着半导体、移动通信和LED等的市场的大幅扩张，用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)无法实现的特殊使用领域，要求高温性质、耐化学性、较高的热传导性、机械性强度的领域中HTCC的用途呈扩大趋势，此外，作为实现陶瓷电子配件的小型化、低价格化、多功能化的手段，可与LTCC技术一起互相完善使用于基板或者3D配件形态等诸多领域。

因此未来研究开发方向是应用于可靠性电子配件的HTCC陶瓷封装开发和其他应用领域，如应用于国防的电子、红外线传感器、航天航空领域、应用于通信的光电壳(optoelectronics housing),、应用于医疗的multichip机器等高附加值产业的封装开发也正在在开发研究中。因此在陶瓷基础物性、细微叠层技术、材料的热特性、异种material接合技术、镀金技术等基础研究领域也进行开发研究。

制造工艺

陶瓷封装制造工艺

混合 & 研磨

泥浆制造工艺

陶瓷粉、高分子结合剂、分散剂、溶剂的均匀混合

为了保证成型性制造分散的泥浆

泥浆制造顺序

混合工艺 : 使用混合设备通过物理/化学方法，
制造均匀的泥浆

分散工艺 : 通过分散设备给予泥浆内部的粒子反弹力后，
制造成分散的泥浆

Tape Casting

成型工艺

成型PET FILM上涂抹均匀的陶瓷层的工艺

均匀的陶瓷套装制造所需条件

成型体的精密控制技术

最恰当的成型速度

一定的干燥条件

一定的泥浆供给速度

Clean Room Processing

印刷

陶瓷Sheet铺盖内部电极的过程

内部电极模式是将W-paste涂抹在陶瓷Sheet上

叠层

将印刷过的个别Sheet排列反复堆积的工艺

切断

将叠层的Sheet在Bar状态下使用Blade切断成固定size的工艺

烧成 (Sintering)

工艺

为了制作具有电气性、
机械性特性的陶瓷包装的工艺

成型体在1600℃以上高温下烧结，
需要注意温度和时间的Profile，需进行深入管理。

阶段

1阶段：将旧式操作中使用的有机物分解

2阶段：清除粒子间的空白空间即气孔

3阶段：细密化和粒子成长

钎焊(金属接合)

陶瓷经过喷镀后，加入填充金属和热(450°C以上)，与金属(Kovar、金属合金)接合的技术。

镀金

工艺

通过电气/化学性反应，为了形成Ni-Au层的工艺
(电解镀金、无电解镀金)
- Ni镀金 : 外部电机的保护及粘接
- Au镀金 : 与焊锡粘接

目标

SMT工艺中提高锡焊的粘接性

防止电极腐蚀

Batch & Milling

De-airing

Tape Casting

Tape Casting

Via Hole Punching

Patten Printing

Patten Printing

Cutting

Co-firing

Plating

Inspection

Packing

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陶瓷封装特性及优点

陶瓷物性 (Ceramic Material)

适用领域 (HTCC 应用产品实例)

相关照片

现在及未来研究开发方向

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混合 & 研磨

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Clean Room Processing

烧成 (Sintering)

钎焊(金属接合)

镀金