陶瓷封装属气密性封装，这种封装的优点是：①耐湿性好，不易产生微裂现象。②热冲
击实验和温度循环实验后不产生损伤，机械强度高。③热膨胀系数小，热导率高。④气密性
好，芯片和电路不受周围环境影响。因而它适用于航空航天、军事工程所 用 的 高 可 靠、高
频、耐高温、气密性强的产品封装。目前，陶瓷封装虽然在整个封装行业里所占比例不大，
却是性能比较完善的封装方式。在要求高密封的场合，唯一只能选用陶瓷封装。据报道，在
功耗３０Ｗ 以内，陶瓷封装是最佳选择。因此，陶瓷封装材料令人瞩目。
（１）陶瓷 封 装 概 况 国 外 陶 瓷 封 装 日 本 居 首 位， 日 本 占 据 了 美 国 陶 瓷 封 装 市 场 的
９０％～９５％，占美国国防陶瓷封装市场的９５％～９８％。日本的 ＮＴＫ 陶瓷公司、ＳＭＩ公司和
ＫｙｏｃｅｒａＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎＡｌ公司等三家陶瓷封装公司几乎垄断了美国电子武器装备用陶瓷封装ＩＣ
和分立器件市场。２０世纪９０年代中期，美国政府命令防御电子系统只允许外购２５％的陶瓷
封装产品，其余都要由国内公司解决。国外用于高密度、高集成度陶瓷封装材料典型的产品
有日本 Ｋｙｏｃｅｒａ公司生产的黑陶瓷粉料 Ａ４４０，白陶瓷粉料 Ａ４７３。
我国ＩＣ 用陶瓷外壳生产厂目前主要有三家：江苏宜兴电子器件总厂、福建南平闽航电
子器件公司和中国电子科技集团公司第１３研究所，这三家均有从国外引进的生产线，采用
流延技术可生产方形扁平陶瓷封装 （ＣＱＦＰ）、无引线陶瓷芯片封装 （ＣＬＣＣ）、插脚阵列式
陶瓷封装 （ＣＰＧＡ） 等 产 品。ＣＰＧＡ 可 生 产４４～２５７ 针 系 列，ＣＱＦＰ 可 生 产４４～１６０ 线 系
列。宜兴厂和南平厂的年生产能力均为１３０万套。
（２）陶瓷封装材料 高密度、气密性陶瓷封装对陶瓷封装材料的主要要求是：热膨胀系
数小，热导率高，耐湿性好。陶瓷封装材料主要有 Ａｌ２Ｏ３、ＢｅＯ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４ 等，它们经成
型、装配、烧结后制作管壳。
① Ａｌ２Ｏ３ 陶瓷 传 统 的 陶 瓷 封 装 材 料 是 Ａｌ２Ｏ３ 陶 瓷， 成 分 从 ８５％ ～９９９％。 随 着
Ａｌ２Ｏ３ 含量增加，热导率增加。掺杂某些物质可满足特殊封装的需要。Ａｌ２Ｏ３ 陶瓷的优点是
有好的绝缘性，好的化学稳定性和力学性能，价格低，因而是目前主要的陶瓷封装材料。
② ＳｉＣ 陶瓷 在几种陶瓷封装材料中，ＳｉＣ 的热导率很高，是 Ａｌ２Ｏ３ 的１３倍，热膨胀
系数也低于 Ａｌ２Ｏ３ 和 ＡｌＮ。但是，ＳｉＣ 的介电常数太高，是 ＡｌＮ 的４ 倍，所以仅适用于密
度较低的封装而不适用于高密度封装。
③ ＡｌＮ 陶瓷 ＡｌＮ 陶瓷是被国内外专家最为看好的封装材料。ＡｌＮ 是一种具有纤锌矿
结构的ⅢⅤ族化合物，它具有与 ＳｉＣ 相接近的高热导率，热膨胀系数低于 Ａｌ２Ｏ３，断裂强
度大于 Ａｌ２Ｏ３，其维氏硬度是 Ａｌ２Ｏ３ 的一半。与同等的 Ａｌ２Ｏ３ 相比，ＡｌＮ 的低密度使重量
降低２０％。封装用 ＡｌＮ 的制造方法有两种：ａＡｌ２Ｏ３ 碳热还原 法，其 反 应 式 为：Ａｌ２Ｏ３＋
３Ｃ＋Ｎ２ ２ＡｌＮ＋３ＣＯ。ｂ 直接氮化金属铝。与碳热反应相比较，直接氮化反应制得 ＡｌＮ
第七章 新型封装材料 ２４３
粉体的颗粒尺寸分布范围较宽，平均颗粒尺寸较大。通常在氮气氛中约１８００℃下烧结 ＡｌＮ。
烧结助剂 Ｙ２Ｏ３ 或 ＣａＯ 从 ＡｌＮ 表面或晶格上获得氧，在晶界三相点处形成液体晶界相 （Ｙ
ＡｌＯ 或 ＣａＡｌＯ）或者迁移到 ＡｌＮ 烧结体表面。这促进了 ＡｌＮ 致密化和晶粒生长，同时能
防止氧原子扩散到 ＡｌＮ 晶粒中，使之能够实现高达２００Ｗ／（ｍ·Ｋ）以上热导率的一种有效
方法。在有添加成分和无添加成分下热压烧结 ＡｌＮ，热导率均随原料粉体的氧含量增加而
下降，所以原料粉体的氧含量不能超过１％。
