气密封装是半导体芯片封装的关键工艺。此处的"气密"指完全防泄漏的密封。半导体芯片经历晶圆切割成独立芯片，最终装入分立式封装的多道工序。这些芯片通过贴装环氧树脂或共晶焊料牢固固定在焊盘上，再通过极细导线与陶瓷封装焊盘实现电气连接。

    陶瓷封装——实质是"芯片载体"——通常为多层结构，陶瓷体内含电气穿通孔。这些层内连接至封装底部或侧边，以便与其他电气元件共同安装到印刷电路板上。可用的芯片封装类型包括带引线芯片载体(LCC)、陶瓷四边扁平封装(CQFP)、四边扁平封装(QFP)等多种。

    内含芯片和键合丝的陶瓷封装必须进行气密性密封，以防止湿气或松散颗粒等污染物侵入。气密封装工艺直接决定了组装器件的运行可靠性。下图展示了半导体芯片及其数百根超细键合丝（直径最小达0.0007英寸/17.78微米），芯片尺寸从数毫米到数十毫米不等，键合丝数量随芯片尺寸增加而增多。

    分立芯片中的微机电系统(MEMS)含有肉眼不可见的超精密齿轮、钟表机构及运动执行器。任何沉积颗粒都可能干扰其性能。同样，高密度键合丝之间若存在导电颗粒或湿气，也将导致故障。这进一步凸显了封装组件气密性的重要性。

在聚焦密封工艺前，需了解材料特性、局限性、设计准则、存储及处理流程。

例如，陶瓷封装类型有以下几种：

表面贴装陶瓷封装

陶瓷针栅阵列封装

陶瓷四边扁平封装

陶瓷混合封装

光纤通信封装

粘接材料或焊料

待封装元件：芯片、贴装材料、键合丝等

金属盖板缝焊

该可靠工艺通过一对圆形电极沿盖板边缘移动，熔化并熔合至封装密封环区域。适用场景包括：

半导体芯片不耐受高热（缝焊提供局部边缘加热）

用户无回流焊炉设备

射频应用（RF封装）且气密性要求较低

镀金属盖板钎焊

此工艺同样可实现高可靠性气密封装，并通过多道密封后测试验证有效性。

所有封装类型均涉及芯片焊盘、键合焊盘和密封环等通用要素

芯片贴装焊盘

半导体芯片通过共晶焊料合金或环氧树脂固定于此区域。环氧贴装胶通常含树脂和固化剂，需充分混合后涂覆于焊盘。芯片加压贴装以启动润湿并排除粘接材料中残留气体，随后高温固化。此过程需精准控制，防止变形。

88Au12Ge和80Au20Sn可作为共晶焊接材料，熔点分别为361°C和280°C（实际设定温度需考虑工装的热损耗）。二者均为纯合金，不含粘合剂。

材料选择需考虑芯片与接触材料的热膨胀系数(CTE)，并严格界定熔融与固化温度条件。

芯片贴装后密封条件

需验证焊接可靠性并排除残留气体。供应商应提供除有机物/粘合剂的固化指导。否则钎焊过程中可能释放氢饱和烃或湿气，残留气体会损害器件电气性能与寿命。

实现无空隙粘接需精密控制贴装工艺。后密封验证成本高且结果易失真，必须严格管理存储条件、有效期、混合比例、使用时长及单班用量，并防范环境湿气侵入。

密封环
在气密封装方面，这是陶瓷封装中最重要的组件之一。与芯片键合焊盘和引线键合焊盘的情况类似，密封环的几乎整个表面都用于焊接过程。密封环表面通常是多孔结构，并电镀有镍和金，这可能导致在高温下镍迁移到密封环表面，这反过来又可能导致针孔和焊料空洞。因此，小心操作和温度控制至关重要。
高效气密封装分步指南，成功密封取决于以下要素：

封装密封环设计准则

密封剂与盖板材料选择

密封方法与工艺控制

气密封装后测试与故障排除

新一代封装材料选择

密封环设计准则









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