陶瓷材料在芯片管壳中的封装工艺流程

　　1.国内外封装用陶瓷概况

　　当前国内外集成电路的双列式直插式和扁平封装基本采用两种方式：一种是采用普通金属化的白陶瓷管壳封装，这种金属化的白陶瓷管壳价格昂贵；另一种是采用黑色陶瓷管壳的低熔化玻璃封装，这种黑色陶瓷管壳价格低廉，且封装气密性好，电学、力学和热学性能与白色陶瓷没有明显区别。根据同样的可靠性条件，它的价格只有白瓷的四分之一。

　　由于半导体器件向高密度、高速度、超小型、多功能、低功耗、低成本方向发展，相继出现了集成电路（或称IC）、混合集成电路（或称HIC）、大规模集成电路（或称LSI）、超大规模集成电路（或称VLSI），直至单片台式计算机、微处理器、大型计算机、雷达机等，它们所需要的封装技术已不再像以前那样只是对半导体器件进行保护和转换，而是将封装本身同电路、元件甚至整机结合在一起，组成电路的一部分，将封装与电路、系统的参数、性能融为一体，这是不可分离的。这种对国外集成电路封装技术的研究与分析，具有非常重要的意义。

　　2.封装工艺流程图

　　针对黑陶瓷特点，封装工艺流程框图如下。

　　

　　封装工艺流程图

　　3. 工艺条件

　　管壳清洗：丙酮超声3~5min→乙醇超声3~5min→去离子水漂洗→乙醇脱水→红外烘干。

　　烧结：预热300℃→粘片温度450℃士5℃→芯片共晶：40~60s→保护气体：热N2150℃。

　　粘片：用Φ3um的AI-Si丝冷超声焊，焊点在框架内边缘1mm区域内，焊丝高度≦0.6mm。

　　封盖：预烘焙：300℃；烧结方式：倒置；烧结温度：430℃~440℃；

　　烧结时间：7~15min（视管壳体积）；保护气体：N2（1L/min）。

　　管脚镀锡：镀前酸洗：50%H2SO4 75~95℃ 1min；去离子水漂洗25℃2min；10%H2SO4 25℃10S;去离子水漂洗25℃4min；电镀：电流大小及电镀时间据镀面大小及镀层厚度而定。镀后处理：去离子水漂洗5min乙醇脱水、红外烘干。

　　

　　工艺条件

　　4.总结

　　采用上述工艺对十余种电路进行了黑陶瓷封装。成品芯片抗剪切力大于20N，焊丝拉力大于0.03N，漏气率小于506×10-8kPa·cm3/S（He），整体封装成品率达90%以上。此工艺的封装质量已达到行业较高标准，完全可以满足各种高可靠电路的封装要求。
责任编辑：YYX