气密性封装技术_十三所资料2

CETC 13TH
气密性封装技术
钎焊封口产品外形
10/25/2006
CETC 13TH
气密性封装技术
平行缝焊 工作原理
优点： 局部加 热，对芯 片热冲击 小；成本 低。
AC变压器
电极
盖板
模具
焊框 壳体
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气密性封装技术
工艺参数
10/25/2006
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封装专业部简介
主要技术领域
¾HTCC 封装技术 ¾LTCC 封装技术 ¾AlN 基板技术 ¾塑料封装技术
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封装专业部简介
主要产品系列
集成电路封装系列 CBGA、CPGA、CQFP、LCCC、FP、DIP...
MCM 基板系列
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气密性封装技术
第三部分
气密性封帽方法
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气密性封装技术
气密性封帽有多种工艺方法，如电 阻焊（平行缝焊、点焊）、钎焊、 玻璃熔封、激光焊、超声焊、冷压 焊等。
半导体器件常用的是钎焊、平行缝 焊、点焊、激光焊。
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热膨胀系数 ×10-6/ ℃
16
热导率
W.m-1,k-1
57
拉伸强度
MPa
275
杨氏摸量
GPa
68
剪切模量
GPa
25
泊松比
0.405
电导率
µΩ. cm
16.4
延伸率
%
2
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气密性封装技术
自制焊料环 ¾ 最小圆环：
外圆φ 1.8mm 内圆φ 1.1mm
¾ 最大方环: 外框23.6mm 内框21.2mm
1.27mm、1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.635mm、0.5mm
节距 体积小、重量轻、适合表 面安装 用于封装各种大规模集成 电路，如ECL、CMOS及 TTL等
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陶瓷封装
无引线陶瓷片式载体LCCC
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陶瓷封装
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气密性封装技术
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气密性封装技术
¾平行缝焊对盖板的要求
选用具有高电阻率且热膨胀系数与外壳焊 框的相同，与瓷体的相近的金属材料。
耐腐蚀性能优良。 盖板要平整、光滑、清洁。 盖板四角设计成圆弧倒角 盖板尺寸比焊框尺寸略小。
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LTCC、HTCC
混合集成电路封装系列 微波低噪声器件封装系列
微波功率器件封装系列
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微波单片集成电路封装系列
光电器件及电路封装系列
MEMS 封装系列
特种陶瓷系列
AlN
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封装专业部简介
生产线
半自动研制线： 5 inch 全自动生产线：6～8 inch
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气密性封装技术
平行缝焊盖板
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气密性封装技术
平行缝焊产品外形
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气密性封装技术
达到的技术水平（GJB548A方法1014.4)
封口成品率
钎焊
>97 %
平行缝焊
>99 %
内部水汽含量
<3000ppm, 可控制到 几百ppmv
¾ 容许的气密性漏率（MIL-STD-883和GJB548A方法1014.4)
内腔 体积 cm3
压力 KPa
加压条件
加压时间 h
最长停 留时间
h
拒收极限 值
Pa.m3/s
(He)
v<0.4 413±1 2 +0.2
1
5×10-9
v≥0.4 413±1 2 +0.2
1
2 ×10-8
v≥0.4 206 ±1
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陶瓷封装
陶瓷焊球阵列外壳（CBGA）
面阵引出，焊球节 距1.27mm、 1.00mm 芯片安装可采用引 线键合或倒扣焊
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陶瓷封装
微波低噪声器件陶瓷外壳
体积小、频率性 能好、适于表面 安装 适用于高频低噪 声器件的封装
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气密性封装技术
第二部分
气密性封装外壳
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气密性封装技术
气密封装就是用不透气及防水材料制成的 盒体将电子器件与周围的环境隔离开，通 过消除密封过程中来自封装腔体的水汽并 阻止工作寿命期间封装周围潮气的侵入， 来获得良好的长期可靠性。气密封装是高 可靠性的基础。
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4+ 0.4
1
1 ×10-8
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气密性封装技术
控制内部水汽的关键：
1.封帽时的环境气氛。
¾ 用链式炉或管式炉钎焊，炉内的水汽含 量应不大于100ppmv。
¾ 平行缝焊或点焊操作箱内所充氮气的水 汽含量应不大于10ppmv。
2.烘烤温度，时间
一般在几百Pa的真空度下烘烤,去除材料 吸附的水汽。
z Suzhou
Shanghai
Hangzhou
z
Kunming
z
Guiyang
z Xiamen
z深圳
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封装专业部简介
¾40 年历史 ¾国内陶瓷封装技术领头雁 ¾国内微波器件封装,高密度 IC 封装, MCM-封装,光 电器件封装, MEMS 封装的创立者 ¾大规模集成电路高密度封装国家工业性试验基地
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气密性封装技术
衡量封帽质量的技术指标
¾ 水汽含量
GJB33A≪半导体分立器件总规范≫
GJB597A ≪半导体集成电路总规范≫
GJB2438 ≪混合集成电路总规范≫
封装内部水汽含量在100 ℃条件下不得 超过5000ppmv。
¾ 漏率
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气密性封装技术
< 3000ppmv 可控制到 几百ppmv
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THANKS
谢谢！
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10/25/2006
CETC 13TH
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陶瓷封装
陶瓷针栅阵列外壳（CPGA）
最常用的插装型外 壳 2.54mm节距规则 或交错排列 腔体向上或向下， 可附带热沉 用于封装CPU、 DSP、CCD、ASIC 等VLSI芯片
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陶瓷封装
陶瓷四边引线扁平外壳（CQFP）
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封装专业部简介
第一部分
封装专业部简介
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中电科技集团公司第13研究所
地理位置
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北京
石家庄
Xi’an (Shaanxi)
z
Chengdu
天津 z
z Qingdao
Jinan Nanjing
z
Hefei (Anhui)
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气密性封装技术
各种尺寸长方形焊料框
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气密性封装技术
焊料环定位到盖板上
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气密性封装技术
钎焊封帽工艺对盖板的要求 1. 可选用金属、陶瓷和玻璃盖板。盖板的热
膨胀系数应与外壳密封环的相同或相近。 陶瓷或玻璃盖板需金属化。 2.平整度应小于4µm/mm, 毛刺应小于 0.02mm ，表面光洁、无沾污。 3.盖板密封区表面要镀金。 4.盖板四角设计成圆弧倒角。
¾ 因此，气密封装通常由金属 、陶 瓷、玻璃等制成。
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气密性封装技术
在给定几何形状中，不同密封材料的渗水时间
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气密性封装技术
气密封装类型 目前广泛使用的气密封装有三种 基本类型：
¾ 陶瓷封装 ¾ 金属封装 ¾ 金属-陶瓷封装
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气密性封装技术
水汽含量与烘烤温度和时间的关系（陶瓷封装）
烘烤时间 （h）
150 ℃
烘烤温度 200 ℃
250 ℃
ppmv
ppmv
ppmv
1
15000
14000
10000
10
5000
1000
50
100
500
200
10
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气密性封装技术
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CETC 13TH
气密性封装技术
钎焊 金属及陶瓷盖板 圆形及方形
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气密性封装技术
钎焊 金属盖板 长方形
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气密性封装技术
礼帽型盖板
10/25/2006
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱTC 13TH
气密性封装技术
金属封装
金属墙陶瓷绝缘子外壳
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金属-陶瓷封装
微波功率器件外壳
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金属-陶瓷封装
表面贴装器件外壳
可全面替代TO－8等插 装外壳，具有良好的可 靠性及微波性能 减小了封装体积，适应 自动化安装 用于封装微波混合集成 电路、半导体大功率三 极管等
气密性封装技术
气密性封装技术
孙瑞花 郑宏宇
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气密性封装技术
¾ 第一部分 封装专业部简介 ¾ 第二部分 气密性封装外壳
气密封装的定义及重要性 气密封装材料 气密封装类型
¾ 第三部分 气密性封帽方法
气密性封帽方法 衡量封帽质量的技术指标 水汽含量的控制 钎焊 平行缝焊 达到的技术水平
陶瓷扁平外壳（FP）
通常1.27mm节距 可定制非标准引线 节距和腔体产品， 可安装热沉 主要用于封装中、 小规模集成电路
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CETC 13TH
陶瓷封装
双列直插多层陶瓷外壳（DIP）
插装型外壳，通常 2.54mm节距 具有电热性能好、 可靠性高等优点 有带热沉和不带热 沉两种
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钎焊工艺
Au80Sn20合金焊料，由于它优良的 物理性能，而成为高可靠电子器件 封装中最好的焊料。
优点：具有高耐腐蚀性，高抗蠕变 性，高强度，良好的浸润性，无需 助焊剂。
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气密性封装技术
Au80Sn20合金在20 ℃时的物理性能
参数
单位
数值
密度
g.cm3
14.7
钎焊封帽工艺过程
外壳和盖板清洗
烘干
组装
封口
¾ 焊接温度300~330℃，保温3~5分钟。 ¾ 炉内采用氮气气氛其氧含量应不大于50ppmv，
水汽含量应不大于100ppmv ¾ 盖板和外壳之间要施加一定的压力
10/25/2006
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气密性封装技术
钎焊封口产品外形
10/25/2006
历史已经证明，工作期间器件表面凝结的 水是导致应用失效的主要原因。与水相关 的诸多问题使得军事及航空工业必须采用 气密封装来得到高可靠性及长寿命。
10/25/2006
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气密性封装技术
气密封装材料
¾ 没有任何一种材料对水汽是真正密封
的。 金属、陶瓷和玻璃对水汽 的渗透率很低,比任何塑料材料都低 几个数量级。