半導體集成電路中封裝是必不可少的環節，封裝可以理解為給芯片穿上“衣服”，保護芯片免受物理、化學等環境因素造成的損傷，增強芯片的散熱性能。芯片封裝在選擇上，更傾向于陶瓷封裝，HTCC陶瓷封裝是其中一種。同時，HTCC陶瓷也是電子陶瓷封裝領域重要的分支。

關于HTCC

HTCC又稱為高溫共燒多層陶瓷，是指在1450℃以上與熔點較高的金屬一并燒結的具有電氣互連特性的陶瓷。HTCC一般在900℃以下先進行排膠處理，然后再到更高的1500-1800℃高溫環境中將多層疊壓的瓷片共燒成一體。HTCC電路工藝采用絲網印刷制作，所選的導體材料一般為熔點較高的鎢、鉬、錳等金屬或貴金屬。

高溫共燒陶瓷流程圖

HTCC具有耐腐蝕、耐高溫、壽命長、高效節能、溫度均勻、導熱性能良好、熱補償速度快等優點。因其燒結溫度高，HTCC不能采用金、銀、銅等低熔點金屬材料，必須采用鎢、鉬、錳等難熔金屬材料，這些材料電導率低，會造成信號延遲等缺陷，所以不適合做高速或高頻微組裝電路的基板。但是，由于HTCC基板具有結構強度高、熱導率高、化學穩定性好和布線密度高等優點，因此在大功率微組裝電路中具有廣泛的應用前景。

HTCC的分類

常用的高溫共燒多層陶瓷體系有Al2O3、AlN、莫來石等陶瓷材料。

氧化鋁（Al2O3）

氧化鋁具有成本低、機械強度好，絕緣性好等優點，是目前HTCC產品市場的主力軍。氧化鋁陶瓷技術是一種比較成熟的微電子封裝技術，該基板介質材料成本低，熱導率和抗彎強度高。此外，半導體集成電路通常具有明顯的光敏性，基于HTCC工藝制備的Al2O3黑瓷，不僅具有遮光性，能實現在厚膜金屬化電路等領域的應用，還具有工藝簡單、節省成本等優點，在成本控制和簡化工藝等方面表現出明顯的優勢。

氮化鋁（AlN）

氮化鋁（AlN）陶瓷具有高熱導率、低介電常數、高強度、高硬度、無毒性、熱膨脹系數與Si相近等良好的物理性能，且具有優異的化學穩定性和耐腐蝕性能，采用AlN作為介質隔離材料制備的AlN多層布線共燒基板，是大功率模塊、大規模集成電路的理想散熱和封裝材料。

莫來石

莫來石的介電常數為7.3-7.5，而氧化鋁(96%)的介電常數為9.4，高于莫來石，所以莫來石的信號傳輸延遲時間比氧化鋁小17%左右。并且，莫來石的熱膨脹系數與硅很接近，所以這種基板材料得到了快速發展。

例如日立、Shinko等公司均開發了莫來石多層陶瓷基板，并且其產品具有良好的性能指標。不過此基板的布線導體只能采用鎢、鎳、鉬等材料，電阻率較大而且熱導率低于氧化鋁基板。

HTCC陶瓷的應用

在HTCC的應用領域中，從產品分類方面來看，HTCC封裝管殼占有重要地位，占有大約77%的市場份額，之后是HTCC封裝基座，大概占比17.5%。同時就應用來看，通信封裝是第一大市場，占有大約32%的市場份額。

HTCC陶瓷封裝管殼

HTCC陶瓷管殼主要應用在光通信、圖像傳感器、紅外線/紫外線傳感器、無線功率器件、工業激光器、固體繼電器、光耦器件、微波器件、霍爾器件、電源、MEMS等封裝，滿足這些電子器件能在耐惡劣環境下的使用可靠性。在材料方面，通常選擇Al2O3和AlN。

HTCC陶瓷基板

HTCC多層基板具有機械強度較高、導熱系數較高、材料成本較低、化學性能穩定、布線密度高等特點，HTCC基板已被廣泛應用于高可靠性微電子集成電路、大功率微組裝電路、車載大功率電路等產品領域。其中，AlN HTCC多層基板材料熱導率高達（170~190）W/（m·K），熱膨脹系數僅為4.2×10-6/°C，與硅（Si）、砷化鎵（GaAs）及氮化鎵（GaN）等半導體材料器件接近；力學強度高、致密性好，能夠滿足封裝氣密性要求，是高功率MCM首選的基板材料和封裝材料。

HTCC市場發展迅猛

如今，HTCC技術受到下游大功率集成電路以及芯片等產品的更新換代所影響，市場需求較高。根據YH Research的數據，2021年全球HTCC陶瓷封裝市場銷售額達到180億元人民幣，預計2028年將達到293億元人民幣，年復合增長率為6.75%（2022-2028）。

但HTCC技術壁壘極高，全球陶瓷封裝市場集中。縱觀全球電子陶瓷市場，2019年數據顯示日本占據近一半的市場份額，約為49.8%，美國和歐洲分別占據約30.4%和10.2%。

目前國內針對HTCC陶瓷真正實現量產的企業并不多，主要有中電科13所、中瓷電子、佳麗電子等企業。預計未來幾年，得益于國內活躍的市場環境和強大的需求，中國地區將保持快速增長，預計2028年中國市場產值份額將達到32%。在未來，HTCC封裝技術將極大地促進電子元器件的使用可靠度。

審核編輯：劉清