中國(guó)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(hù)芯片免受物理性和化學(xué)性損壞，通過(guò)封裝，還可以使芯片能夠與其他電子元件進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息的輸入輸出。半導(dǎo)體封裝主要有機(jī)械保護(hù)、電氣連接、機(jī)械連接和散熱四大功能，芯片封裝完成后，需要進(jìn)行性能測(cè)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(lái)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(zhǎng)
現(xiàn)今集成電路晶圓的特征線寬進(jìn)入微納電子時(shí)代，而電子產(chǎn)品和電子系統(tǒng)的微小型化依賴先進(jìn)電子封裝技術(shù)的進(jìn)步，封裝技術(shù)已成為半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的某些功能，是實(shí)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(qiáng)的能力，能夠滿足半導(dǎo)體封裝對(duì)精細(xì)電路布局的需求。
LTCC技術(shù)和HTCC技術(shù)對(duì)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(diǎn)，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(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定、布線密度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)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(diǎn)都有較為廣泛的應(yīng)用。
優(yōu)勢(shì)多多，機(jī)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(jī)遇。
電氣性能優(yōu)勢(shì)。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(hào)傳輸過(guò)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(hào)傳輸方面表現(xiàn)出色。在高性能計(jì)算芯片封裝中，HTCC能夠降低信號(hào)傳輸延遲，提高芯片的運(yùn)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(yùn)算對(duì)芯片性能的苛刻要求。
熱性能優(yōu)勢(shì)。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(shì)。LTCC技術(shù)能夠?qū)⒍喾N無(wú)源元件，如電容、電阻、電感等，以及芯片集成在一個(gè)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(shí)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(guò)程較為復(fù)雜，涉及多個(gè)精細(xì)的步驟，這給其大規(guī)模應(yīng)用帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。首先，我國(guó)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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，目前我國(guó)LTCC瓷粉批次穩(wěn)定性差，沒(méi)有量產(chǎn)能力，與銀電極漿料材料匹配性差，因此，國(guó)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(guó)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(jìn)行燒結(jié)，對(duì)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(hù)成本和能耗都較高。同時(shí)，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(huì)大大增加其成本。此外，高溫環(huán)境下對(duì)陶瓷基板與金屬化層之間的結(jié)合強(qiáng)度也有較高的要求，如果結(jié)合不牢固，在后續(xù)的使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)金屬化層脫落等問(wèn)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(shì)，在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域迎來(lái)了諸多機(jī)遇，尤其是在高性能計(jì)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(jìng)爭(zhēng)等方面面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
中國(guó)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(huì)”，屆時(shí)，來(lái)自中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所的高級(jí)工程師陳曉勇將帶來(lái)題為《LTCC和HTCC在半導(dǎo)體封裝中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》的報(bào)告，報(bào)告將重點(diǎn)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(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，同時(shí)匯報(bào)在HTCC技術(shù)方面取得的進(jìn)展情況。面對(duì)人工智能、大數(shù)據(jù)、5G/6G移動(dòng)通信和新能源等需求牽引和先進(jìn)封裝技術(shù)迭代帶來(lái)的市場(chǎng)沖擊，LTCC和HTCC將面臨巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并展望未來(lái)LTCC/HTCC技術(shù)發(fā)展方向。
報(bào)告老師簡(jiǎn)介
陳曉勇，高級(jí)工程師，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所制造部專家。多年來(lái)從事 LTCC 和 HTCC 工藝技術(shù)及封裝技術(shù)研究，承擔(dān)多項(xiàng)重點(diǎn)型號(hào)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(yàn)，參與編制多項(xiàng)多層共燒陶瓷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
來(lái)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(shì)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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