IC产业链中的陶瓷封装工艺流程

陶瓷封装在IC产业链中的主要应用是为IC设计电路功能及其版图验证、设计方案优选和可靠性分析提供快速的验证服务。

随着晶圆（芯片）生产线投资上升、规模增大，其风险也增大，怎样才能保持生产线的加工能力和技术质量控制水平不断提高是其重要任务，而陶瓷封装为其提供了很好的手段。晶圆制造的其他评价（如栅、互连通孔等）均可利用陶瓷封装来进行，而塑料封装因不耐高温和试验后还需精心去表面的包裹物，其费用也很高，陶瓷封装的优势即刻体现出来。

陶瓷封装优势特点

芯片设计公司对其多目标的IC需进行快速封装，其封装能在不需繁杂的专业处理即可直接分析，甚至提供用户进行试用评价，在目前高可靠的封装方面其首选是陶瓷封装。陶瓷封装具有缩短IC电路测试分析的周期、承受高温、便于电路流片后功能异常等分析优点。

对IC芯片局部存在某特定的问题时，有时又不可能肯定问题所在，如重新制版流片，不仅费用高而且周期长，这时最好的方式是将有疑问地方的钝化层局部剖开，切断互连线或重新连线用探针测试分析线路等，使问题在最快、最低的成本内寻找到，采用陶瓷封装可为寻找问题提供方便。

IC产业链中的陶瓷封装工艺流程

陶瓷封装的主要流程包括减薄、划片、X-RAY无损检查、芯片强度抗拉/剪强度测试、等离子清洗、引线键合、键合检查、封帽前内部检查、气密性检查、X-RAY无损检查、成型、外观检查等。

陶瓷封装主要形式

目前，陶瓷封装的主要形式有陶瓷双列直插封装CDIP、陶瓷针栅阵列CPGA、玻璃熔封（CerDIP，已逐渐被陶瓷双列直插封装取代而不常使用，因其封装过程中需电镀，使工序加工时间延长）、陶瓷无引线载体CLCC、陶瓷四方扁平CQFP、陶瓷四边无引线外壳CQFN、陶瓷扁平CFP等。

陶瓷封装所需材料

陶瓷封装材料一般要具备与芯片相匹配的热膨胀系数，同时具有很好的散热性能。而广义的陶瓷封装材料指除芯片以外，封装体中剩下的所有部分，包括封装外壳、基板、键合线、粘结材料、引线框架、封装体底部焊点、散热片等。下面一起来看看几种在陶瓷封装中需要应用到的较为常见的材料。

① 陶瓷封装外壳

陶瓷封装外壳主要对芯片和引线框架起到密封和保护的作用，通常需要具有与芯片相匹配的热膨胀系数，散热性较好且与内部器件的黏结性较好。目前而言，在导热和可靠性要求较高的场合，会采用陶瓷封装，比如一些军用模块、激光雷达、通讯器件等会使用陶瓷封装。

② 基板

基板主要对芯片起到固定、支撑、散热以及连接下层电路板的作用，在很多封装形式当中可能不涉及基板，而是芯片直接贴装在引线框架上。基板通常可以分为树脂基板、陶瓷基板、金属基板。常见的树脂基板有玻璃纤维增强环氧树脂基板、BT树脂基板，常见的陶瓷基板为高温共烧陶瓷基板（HTCC）和低温共烧陶瓷基板（LTCC），金属基板有铜基板、铝基板。

③ 引线框架

引线框架的主要作用是承托芯片和外引管脚。一般需要具备高导电、导热性，良好的热匹配，良好的耐蚀性和抗氧化性。引线框架采用的材料一般为铜合金或铁镍合金。对于小尺寸芯片，引线框架一般采用综合性能较好的铜合金（包括铜-铁系，铜-镍-硅系，铜-铬系，铜-镍-锡系），而一般的芯片则采用铁镍合金作为引线框架，其表面镀铜。

④ 键合线

常用的键合线为金线、铜线或铝线。键合线常用来连接芯片焊点和引线框架或基板，以实现芯片和外电路的电气连接。键合线一般应具备良好的导电、导热性，且与芯片之间焊接性良好。

 

键合线

⑤ 粘结材料

粘结材料是将芯片与承载体连接的材料，以起到固定芯片的作用。一般应具有物理、化学性能稳定，导电导热性强，低固化温度等要求。根据贴装方式的不同，常用的粘结材料有银浆、低熔点玻璃、导电胶、环氧树脂、金属-硅共晶体。

⑥ 焊料

焊点指的是封装体底部与电路板连接时的焊球以及焊球与封装体连接使用的共晶焊料。通常陶瓷球栅阵列封装（CBGA）会采用底部焊点与电路板相连，其焊球材料为高温共晶焊料10Sn90Pb，焊球和封装体的连接采用低温共晶焊料63Sn37Pb。　　

      审核编辑：彭静

封装产业芯片可靠性分析

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