中國粉體網(wǎng)訊 半導(dǎo)體封裝，指用特定材料、工藝技術(shù)將芯片密封在塑料、金屬或陶瓷等材料制成的封裝體內(nèi)，從而保護芯片免受物理性和化學(xué)性損壞，通過封裝，還可以使芯片能夠與其他電子元件進行連接，實現(xiàn)信息的輸入輸出。半導(dǎo)體封裝主要有機械保護、電氣連接、機械連接和散熱四大功能，芯片封裝完成后，需要進行性能測試，以確保封裝的芯片符合性能要求。
半導(dǎo)體封裝的四大作用
來源：海力士官網(wǎng)、HANOL出版社、山西證券研究所
LTCC和HTCC應(yīng)用：各有所長
現(xiàn)今集成電路晶圓的特征線寬進入微納電子時代，而電子產(chǎn)品和電子系統(tǒng)的微小型化依賴先進電子封裝技術(shù)的進步，封裝技術(shù)已成為半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注的焦點之一。
LTCC和HTCC是兩種重要的半導(dǎo)體封裝技術(shù)，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片封裝、MCM和SiP模塊制造。
LTCC封裝能將不同種類的芯片等元器件組裝集成于同一封裝體內(nèi)以實現(xiàn)系統(tǒng)的某些功能，是實現(xiàn)系統(tǒng)小型化、集成化、多功能化和高可靠性的重要手段；HTCC技術(shù)在制作高精度、高密度的多層布線方面也具有較強的能力，能夠滿足半導(dǎo)體封裝對精細電路布局的需求。
LTCC技術(shù)和HTCC技術(shù)對比
LTCC即低溫共燒結(jié)陶瓷，LTCC基板具有布線導(dǎo)體方阻小、可布線層數(shù)多、布線密度高、燒結(jié)溫度低、介質(zhì)損耗小、高頻性能優(yōu)異、熱膨脹系數(shù)與多種芯片匹配等優(yōu)點，因而成為一種理想的高密度集成用主導(dǎo)基板。
LTCC金屬外殼封裝基板樣品
HTCC即高溫共燒結(jié)陶瓷，HTCC基板具有機械強度高、化學(xué)性能穩(wěn)定、布線密度高等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高可靠、高集成度的微系統(tǒng)封裝。提高陶瓷基板的布線密度、縮小陶瓷基板的最小特征尺寸不僅能提高陶瓷封裝密度，而且有利于進一步提高微系統(tǒng)的集成度。在電子封裝領(lǐng)域，多層高溫共燒氧化鋁陶瓷外殼與薄膜封裝基板由于各自的特點都有較為廣泛的應(yīng)用。
優(yōu)勢多多，機遇多多
隨著電子產(chǎn)品向小型化、輕量化、高性能化方向發(fā)展，半導(dǎo)體封裝技術(shù)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。
電氣性能優(yōu)勢。LTCC的陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻高Q特性，能夠有效減少信號傳輸過程中的損耗和失真，特別適合用于高頻通信領(lǐng)域的半導(dǎo)體封裝。HTCC的低介電常數(shù)和低介電損耗特性，使其在高速信號傳輸方面表現(xiàn)出色。在高性能計算芯片封裝中，HTCC能夠降低信號傳輸延遲，提高芯片的運算速度和數(shù)據(jù)處理能力，滿足大數(shù)據(jù)處理和人工智能運算對芯片性能的苛刻要求。
熱性能優(yōu)勢。LTCC技術(shù)制備的產(chǎn)品具有較好的熱傳導(dǎo)性，能夠快速將芯片產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，有效降低芯片的工作溫度。HTCC技術(shù)由于其高溫?zé)Y(jié)形成的致密結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫環(huán)境下保持封裝性能的穩(wěn)定。
集成化優(yōu)勢。LTCC技術(shù)能夠?qū)⒍喾N無源元件，如電容、電阻、電感等，以及芯片集成在一個封裝內(nèi)，減少了外部連接線路，提高了電路的集成度和可靠性；HTCC技術(shù)同樣具備良好的集成化能力，能夠在多層陶瓷基板上實現(xiàn)高密度的布線和芯片集成。
LTCC和HTCC仍面臨眾多挑戰(zhàn)
LTCC技術(shù)的工藝過程較為復(fù)雜，涉及多個精細的步驟，這給其大規(guī)模應(yīng)用帶來了一定的挑戰(zhàn)。首先，我國在高頻低損耗低溫共燒陶瓷介質(zhì)材料生產(chǎn)方面依然落后于國外發(fā)達國家，目前我國LTCC瓷粉批次穩(wěn)定性差，沒有量產(chǎn)能力，與銀電極漿料材料匹配性差，因此，國產(chǎn)瓷粉的需求量也不足，不能形成規(guī)模生產(chǎn)。在高性能LTCC陶瓷粉和生瓷帶方面，尤其是5G通信器件應(yīng)用的材料目前在國內(nèi)近乎空白。其次，專用設(shè)備的缺乏，使得生產(chǎn)成本不斷攀升。
HTCC技術(shù)的高溫?zé)Y(jié)工藝是其面臨的主要挑戰(zhàn)之一，在1600℃左右的高溫下進行燒結(jié)，對設(shè)備的要求極高，不僅需要專門的高溫?zé)Y(jié)爐，而且設(shè)備的維護成本和能耗都較高。同時，因其共燒溫度較高，使得金屬導(dǎo)體材料的選擇受限，而且會大大增加其成本。此外，高溫環(huán)境下對陶瓷基板與金屬化層之間的結(jié)合強度也有較高的要求，如果結(jié)合不牢固，在后續(xù)的使用過程中可能會出現(xiàn)金屬化層脫落等問題，降低封裝的可靠性。
LTCC和HTCC技術(shù)憑借其在電氣性能、熱性能和集成化等方面的顯著優(yōu)勢，在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域迎來了諸多機遇，尤其是在高性能計算芯片、5G 通信芯片以及傳感器芯片等封裝應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛力。然而，不可忽視的是，這兩種技術(shù)在工藝復(fù)雜性、成本以及與其他封裝技術(shù)的競爭等方面面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。
中國粉體網(wǎng)將于2025年5月13日在江蘇昆山舉辦“第四屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)大會”，屆時，來自中國電子科技集團公司第二研究所的高級工程師陳曉勇將帶來題為《LTCC和HTCC在半導(dǎo)體封裝中面臨的機遇與挑戰(zhàn)》的報告，報告將重點闡述其在LTCC工藝方面所取得科研成果，梳理了目前LTCC材料國產(chǎn)化進程，同時匯報在HTCC技術(shù)方面取得的進展情況。面對人工智能、大數(shù)據(jù)、5G/6G移動通信和新能源等需求牽引和先進封裝技術(shù)迭代帶來的市場沖擊，LTCC和HTCC將面臨巨大的機遇與挑戰(zhàn)，并展望未來LTCC/HTCC技術(shù)發(fā)展方向。
報告老師簡介
陳曉勇，高級工程師，中國電子科技集團公司第二研究所制造部專家。多年來從事 LTCC 和 HTCC 工藝技術(shù)及封裝技術(shù)研究，承擔(dān)多項重點型號產(chǎn)品的研制工作，具有豐富的多層陶瓷產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)經(jīng)驗，參與編制多項多層共燒陶瓷行業(yè)標(biāo)準。
來源：
于斐等：基于HTCC和薄膜工藝的微系統(tǒng)封裝基板制備技術(shù)
李建輝等：LTCC封裝技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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