2025集成電路封裝技術(shù)1IntegratedCircuitPackagingTechnology金屬封裝1金屬封裝金屬材料具有最優(yōu)良的水分子滲透阻絕能力主要應(yīng)用千高可靠性的軍用電子封裝。金屬封裝通常采用可伐（Kovar）合金或銅等金屬作為基座，通過焊接或粘接工藝固定芯片，部分高可靠性場景會鍍金以增強耐腐蝕性特點：良好的氣密性；良好的熱傳導(dǎo)和電屏蔽。為什么用金屬來封裝IC呢？殲-20定義與結(jié)構(gòu)：采用金屬作為殼體或底座，芯片直接或通過基板安裝在外殼或底座上，引線穿過金屬殼體或底座，大多采用玻璃一金屬封接技術(shù)的一種電子封裝形式。應(yīng)用領(lǐng)域：軍用、定制專用氣密封裝；廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天及高可靠性場景。優(yōu)勢特點：形式多樣，加工靈活，可與部件（如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器）集成。適用于低I/O數(shù)單芯片/多芯片、射頻、微波、光電、大功率器件等。散熱設(shè)計：金屬作為熱沉/散熱片，解決封裝散熱問題。材料范圍：涵蓋殼體、底座、引線材料，以及基板、熱沉、散熱片等金屬材料。技術(shù)優(yōu)勢可靠性：玻璃絕緣+氣密封裝防潮防氧化熱管理：緩沖層+金屬基座協(xié)同散熱兼容性：適配高功率、高頻器件（如射頻IC）基座處理材質(zhì)：鍍鎳/金的金屬基座（增強耐腐蝕性）緩沖層：金屬片（如銅/鉬）降低熱膨脹系數(shù)差異，緩解熱應(yīng)力芯片固定粘結(jié)工藝：硬焊（如Au-Si共晶焊）或焊錫接合引腳封裝：玻璃絕緣材料固定針狀引腳，金屬/鋁線打線鍵合氣密封裝封蓋工藝：熔接（Welding）、硬焊或焊錫與基座接合金屬封裝簡介1.科瓦合金（Kovar）特性：鐵鎳鈷合金，熱膨脹系數(shù)匹配玻璃（實現(xiàn)氣密封裝）。優(yōu)異的接合性能，耐高溫氧化。應(yīng)用：金屬封裝罐體、引腳（如射頻模塊密封殼體）。2.銅（Cu）特性：高導(dǎo)熱（~400W/m·K）與高導(dǎo)電性。機械強度低，可通過添加鋁/銀增強。應(yīng)用：高功率器件基座、散熱片（需復(fù)合結(jié)構(gòu)支撐）。3.鋁（Al）特性：輕量化，成本低；但強度差、熱膨脹系數(shù)高（易熱應(yīng)力失效）。應(yīng)用：微波混合電路殼體（非高功率場景）。金屬封裝材料材料優(yōu)勢局限典型用途Kovar玻璃密封性、高可靠性成本高航天/軍工密封封裝Cu極佳導(dǎo)熱/導(dǎo)電需合金強化功率器件散熱基座Al輕便、廉價不耐高溫/高應(yīng)力消費電子微波模塊金屬封裝材料總結(jié)金屬封裝材料要求1、與芯片或陶瓷基板匹配的低熱膨脹系數(shù)，減少或避免熱應(yīng)力的產(chǎn)生；2、非常好的導(dǎo)熱性，提供熱耗散；3、非常好的導(dǎo)電性，減少傳輸延遲；4、良好的EMI/RFI屏蔽能力；金屬封裝材料要求5、較低的密度，足夠的強度和硬度，良好的加工或成形性能；6、可鍍覆性、可焊性和耐蝕性，以實現(xiàn)及芯片、蓋板、印制板的可靠結(jié)合、密封和環(huán)境的保護；7、較低的成本。材料密度/(gcm)CTE(x10“K)熱導(dǎo)率/W(mk)Si2.34.1150GaAs5.336.544Al2O33.616.925BeO2.97.2260AIN3.34.5180Cu8.917.6400AI2.723.6230鋼7.912.665.2不銹鋼7.917.332.9可伐8.25.817W19.34.45168Mo10.25.35138表1常用的芯片、基板材料及金屬封裝材料純銅也稱之為無氧高導(dǎo)銅（OFHC），電阻率1.72μΩ·cm，僅次于銀。它的熱導(dǎo)率為401Wm-1K-1，從傳熱的角度看，作為封裝殼體是非常理想的，可以使用在需要高熱導(dǎo)和/或高電導(dǎo)的封裝里。然而，它的CTE高達16.5×10-6K-1，可以在剛性粘接的陶瓷基板上造成很大的熱應(yīng)力。注意材料電阻率(μΩ·cm)熱導(dǎo)率(W/m·K)熱膨脹系數(shù)(10??/K)特性與應(yīng)用說明銀(Ag)1.5942919.0最佳導(dǎo)電/導(dǎo)熱體，成本高，用于高端電子器件銅(Cu)1.6840116.5導(dǎo)線、PCB、電磁屏蔽，性價比最優(yōu)金(Au)2.4431814.2高抗氧化，用于芯片鍵合、耐腐蝕涂層鋁(Al)2.6523723.1輕量化散熱器、電纜、航空航天材料鐵(Fe)9.7180.211.8磁性材料，機械強度高，電阻率較高鋁及其合金重量輕、價格低、易加工，具有很高的熱導(dǎo)率，在25℃時為237Wm-1K-1，是常用的封裝材料，通?？梢宰鳛槲⒉呻娐罚∕IC）的殼體。但鋁的CTE更高，為23.2×10-