陶瓷封装的主要原料

2023-06-19 14:21:59 材料小管家

陶瓷封装外壳由于其优越的高气密性、高热传导率、高耐湿性、高机械强度、高绝缘电阻等性能，被广泛应用于混合集成电路、光电器件、声表面波器件、霍尔器件、晶体振荡器和固体继电器等器件封装。陶瓷封装外壳的可靠性好，采用多层陶瓷工艺生产的表面贴装型外壳适合于大批量生产，其性能价格比较好，被广泛应用于通信、工业激光器、消费电子、汽车电子等领域。

多层陶瓷外壳一般先将陶瓷粉料加上有机粘结剂和溶剂通过轧膜、挤膜或流延的方式制成一定厚度的陶瓷生膜片，通过印刷金属浆料布线、模具或打孔机成型、叠片、层压成一个生陶瓷件后，通过排除粘结剂，烧结成陶瓷基体，再在陶瓷基体钎焊上金属零件，再电解镀镍和镀金后，进行检验交付。主要涉及的生产原材料有多层陶瓷材料、印刷用浆料、引线框架、封接环材料、热沉材料以及焊料。

1、多层陶瓷用陶瓷材料

多层陶瓷用陶瓷材料通常分为高温陶瓷材料(HTCC)和低温陶瓷材料(LTCC)两类：

①高温陶瓷材料(HTCC)

主要应用的陶瓷材料为氧化铝、氧化铍和氮化铝。最常用的是氧化铝材料，氧化铝具有高机械强度和良好的绝缘性能。由于氧化铝含量不同，通常采用90%氧化铝陶瓷、92% 氧化铝陶瓷、96 %氧化铝陶瓷等。

②低温陶瓷材料(LTCC)

低温陶瓷材料通常采用玻璃陶瓷。

2、印刷用浆料

①高温陶瓷用金属浆料

高温陶瓷的金属化浆料通常采用钨浆(W)，也有采用钼-锰浆(Mo-Mn)作为金属化布线的材料；为了确保钎焊金属零件如外引线、封接环的强度，特别是钎焊封接环后满足平行缝焊的工艺要求，以提高金属化强度，采用在钨基浆料中添加添加剂的做法，增加金属化层与陶瓷的结合力。

②低温陶瓷用金属浆料

低温陶瓷的金属化布线材料通常采用铜(Cu)浆，因其价格低廉，可大大降低成本。但是在某些场合，例如：为了适应某些高价位产品的特殊需要，例如：键合的要求，也有采用金浆(Au)、金-铂(Au-Pt)浆和银-钯(Ag-Pa)浆的。

高温陶瓷有时为了某些需要，也采用陶瓷粉料配制的绝缘浆，低温陶瓷为了将电阻、电容和电感做在一起，需要采用电阻浆和介质浆等。

3、金属零件材料

①引线框架和封接环材料

一般采用4J42或4J29带材，前者为铁-镍合金(Fe-Ni42)，其膨胀系数与陶瓷匹配，其价格也较后者低，陶瓷外壳大多采用此种材料；后者为铁-镍-钴合金(Fe-Ni29-Co17)，其膨胀系数与玻璃匹配，为玻封合金，陶瓷外壳有时也采用。

②热沉材料

一些功率器件要求外壳导热散热性能好，因此，作为陶瓷外壳散热片用的热沉材料，通常均采用热膨胀系数与陶瓷材料相近的钨-铜和钼-铜材料。由于钼-铜材料加工性能好，可以做得较薄，而且可以冲压加工，因此，常用于扁平外壳的热沉；而钨-铜材料必须采用粉末冶金工艺成型，一般均较厚，因此用于外形尺寸较大的陶瓷外壳的热沉。

③钎焊料

通常采用银-铜焊料(Ag72/Cu28)，其溶点为779℃，钎焊温度为 850 ~900 ℃

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