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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。

陶瓷封装外壳主要原材料一览
图  工业激光器用电子陶瓷外壳生产工艺流程,来源:中瓷电子招股书
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
图 陶瓷外壳常用金属材料主要性能一览表
陶瓷封装外壳主要原材料一览
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-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 
资料来源:
多层陶瓷外壳设计与使用中的几个问题,汤纪南,《电子与封装》

中瓷电子招股书

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):陶瓷封装外壳主要原材料一览

作者 gan, lanjie