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陶瓷管殼:高端半導體元器件內部芯片與外部電路連接的重要橋梁

jf_tyXxp1YG ? 來源:中科聚智 ? 2023-07-12 10:19 ? 次閱讀

陶瓷管殼,又稱陶瓷封裝管殼,是指以陶瓷為原材料制備而成的封裝外殼。陶瓷封裝管殼具有優異的機械性能、熱穩定性能、絕緣性能、氣密性能、防潮性能、避光性能等,是常用的電子封裝材料之一,可廣泛用作電真空管開關、高頻大功率電子管、大規模集成電路的外殼,終端應用領域包括5G通信、航空航天、國防軍工等。

陶瓷管殼種類及應用

●陶瓷管殼種類多樣,根據結構不同,其可分為陶瓷雙列直插封裝管殼(CDIP)、陶瓷四面引腳扁平封裝管殼(CQFP)、陶瓷針柵矩陣封裝管殼(CPGA)、陶瓷小外形封裝管殼(CSOP)、陶瓷無引線片式載體外殼(CLCC)、陶瓷焊球陣列外殼(CBGA)、陶瓷四邊無引線外殼(CQFN)等。

① 雙列直插陶瓷外殼(CDIP)

陶瓷雙列直插封裝(CDIP/CerDIP)是最普及的插裝型封裝之一,由兩塊干壓陶瓷包圍一個雙列直插成形的引腳框架組成,其引腳從封裝外殼兩側引出,應用范圍包括標準邏輯IC,存貯器LSI,微機電路等。引腳框架和陶瓷密封系統由燒結玻璃在400至460攝氏度回流密封聯合在一起。

② 陶瓷針柵陣列外殼(CPGA)

CPGA是插裝型封裝之一,其底面的垂直引腳呈陳列狀排列。封裝基材基本上都采用多層陶瓷基板。CPGA封裝密度高、電熱性能好,氣密性好,可靠性高。適用于封裝CPUDSP、CCD、ASIC等。

③ 陶瓷小外形外殼(CSOP)

CSOP是一種常見的表面貼裝封裝之一,引腳從兩側引出。CSOP具有生產成本低、性能優良、可靠性高、體積小、重量輕和封裝密度高等優點,廣泛應用于集成放大器驅動器,存儲器和比較器

④ 陶瓷無引線片式載體外殼(CLCC)

帶引腳的陶瓷芯片載體,表面貼裝型封裝之一,引腳從封裝的四個側面引出,呈丁字形。具有體積小、重量輕、散熱好、可靠性高的特點。CLCC一般適用于高密度表面安裝,通常應用于用于中小規模集成電路封裝,例如ECL、TTL、CMOS等。

⑤ 陶瓷焊球陣列外殼(CBGA)

氣密性好,抗濕氣性能高,因而封裝組件的長期可靠性高。與PBGA器件相比,電絕緣特性更好,與PBGA器件相比,封裝密度更高。用于封裝大規模集成電路,例如CPU、DSP、SOC、FPGA等。

陶瓷焊球陣列外殼

⑥ 陶瓷四邊扁平外殼(CQFP)

CQFP具有體積小,重量輕,封裝密度高,熱電性能好,適合表面安裝的特點,可廣泛用于各種大規模集成電路封裝,如ECL及CMOS門陣列電路等。

⑦ 陶瓷四邊無引線外殼(CQFN)

CQFN陶瓷封裝管殼是一種常見的表面貼裝封裝之一,具有體積小,導熱性好、密封性好、機械強度高、封裝可靠性高的特點,在高速AD/DA、DDS等電路中,也被應用于聲表波、射頻微波器件的封裝。

●根據原材料不同,其可分為氧化鋁(Al2O3)陶瓷管殼、氧化鈹(BeO)陶瓷管殼與氮化鋁(AlN)陶瓷管殼等。

氧化鋁陶瓷管殼憑借著絕緣性好、耐電強度高、沖擊韌性高、高頻損耗小等優勢已在高功率電子封裝領域實現廣泛應用,目前已成為陶瓷管殼市場主流產品;氮化鋁陶瓷管殼是陶瓷管殼市場最具發展潛力的細分產品,其具有更優異的熱導率、電性能、機械性能等,在惡劣環境下仍可正常工作,但其制造工藝復雜,目前尚未實現規模化量產。

陶瓷封裝管殼市場及現狀分析

陶瓷管殼下游應用產品主要包括微控制器視頻控制器、齒形濾波器、邏輯電路存貯器、集成放大器等,伴隨著下游市場快速發展,陶瓷管殼市場規模不斷擴大。2022年全球陶瓷管殼市場規模已達18.6億美元,同比增長7.2%,主流產品氧化鋁陶瓷管殼市占比約為45%。

盡管陶瓷管殼的應用甚廣,且其種類繁多,用量極大,但其技術壁壘高,目前全球市場仍由日本京瓷占據主導地位。近年來,在國內半導體產業持續發展背景下,本土企業逐步突破陶瓷管殼關鍵技術,開始在全球市場嶄露頭角,主要企業包括河北中瓷電子、潮州三環集團、江蘇省宜興電子、嘉興佳利電子、合肥伊豐電子、合肥圣達電子等。

伴隨著下游市場快速發展,陶瓷管殼規模持續擴大,行業展現出良好發展前景。目前我國已突破陶瓷管殼關鍵技術,本土企業正在加快搶占全球市場份額,行業發展趨勢向好。

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