陶瓷

电子封装用陶瓷基板材料及其制备

发布时间:2022/8/3 16:27:14   

陶瓷基板由于其优良的导热性、耐热性、绝缘性、低热膨胀系数和成本的不停低落,在电子封装稀奇是功率电子器件如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、LD(激光二极管)、大功率LED(发光二极管)、CPV(聚焦型光伏)封装中的运用越来越普及。

陶瓷基片重要包含氧化铍(BeO)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)。与其余陶瓷材料比拟,Si3N4陶瓷基片具备很高的电绝缘功用和化学安稳性,热安稳性好,死板强度大,可用于建立高集成度大范围集成电路板。

几种陶瓷基片材料功用对比

从布局与建立工艺而言,陶瓷基板又可分为HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。

高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)

HTCC,又称高温共烧多层陶瓷基板。制备过程中先将陶瓷粉(Al2O3或AlN)参与有机黏结剂,混杂平匀后成为膏状浆料,接着哄骗刮刀将浆料刮成片状,再过程干枯工艺使片状浆料造成生坯;而后根据各层的策画钻导通孔,采纳丝网印刷金属浆料举行布线和填孔,末了将各生坯层叠加,置于高温炉(℃)中烧结而成。

此制备过程由于烧结温度较高,致使金属导体材料的取舍受限(重要为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属),制做成本高,热导率个别在20~W/(m·℃)。

低温共烧陶瓷基板(LTCC)

LTCC,又称低温共烧陶瓷基板,其制备工艺与HTCC雷同,不过在Al2O3粉中混入原料分数30%~50%的低熔点玻璃料,使烧结温度低落至~℃,因而能够采纳导电率较好的金、银做为电极材料和布线材料。

由于LTCC采纳丝网印刷技能制做金属路线,有大概因张网题目造成对位差错;况且多层陶瓷叠压烧结时还存在萎缩比例差别题目,影响制品率。为了提升LTCC导热功用,可在贴片区补充导热孔或导电孔,但成本补充。

厚膜陶瓷基板(TFC)

关连于LTCC和HTCC,TFC为一种后烧陶瓷基板。采纳丝网印刷技能将金属浆料涂覆在陶瓷基片表面,过程干枯、高温烧结(~℃)后制备。金属浆料个别由金属粉末、有机树脂和玻璃等组分。经高温烧结,树脂粘合剂被焚烧掉,余下的险些都是纯金属,由于玻璃质粘协影响在陶瓷基板表面。烧结后的金属层厚度为10~20μm,最小线宽为0.3mm。

由于技能老练,工艺简捷,成本较低,TFC在对图形精度请求不高的电子封装中获得必定运用。

直接键合铜陶瓷基板(DBC)

由陶瓷基片与铜箔在高温下(℃)共晶烧结而成,末了按照布线请求,以刻蚀方法造成路线。由于铜箔具备优良的导电、导热才略,而氧化铝能有用把持Cu-Al2O3-Cu复合体的膨胀,使DBC基板具备好像氧化铝的热膨胀系数。

DBC基板制备工艺过程

DBC具备导热性好、绝缘性强、靠得住性高级长处,已普及运用于IGBT、LD和CPV封装。DBC缺陷在于,其哄骗了高温下Cu与Al2O3间的共晶反映,对设立和工艺把持请求较高,基板成本较高;由于Al2O3与Cu层间简捷造成微气孔,低落了产物抗热打击性;由于铜箔在高温下简捷翘曲变形,因而DBC表面铜箔厚度个别大于m;同时由于采纳化学腐化工艺,DBC基板图形的最小线宽个别大于m。

直接镀铜陶瓷基板(DPC)

其制做首先将陶瓷基片举行前解决荡涤,哄骗真空溅射方法在基片表面堆积Ti/Cu层做为种子层,接着以光刻、显影、刻蚀工艺告竣路线制做,末了再以电镀/化学镀方法补充路线厚度,待光刻胶去除后告竣基板制做。

DPC基板制备工艺过程

DPC技能具犹如下长处:低温工艺(℃如下),绝对防止了高温对材料或路线布局的不利影响,也低落了建立工艺成本;采纳薄膜与光刻显影技能,使基板上的金属路线更为精巧,因而DPC基板稀奇恰当瞄准精度请求较高的电子器件封装。但DPC基板也存在一些不够:电镀堆积铜层厚度有,且电镀废液玷污大;金属层与陶瓷间的贯串强度较低,产物运历时靠得住性较低。

参考材料:

郝洪顺.电子封装陶瓷基片材料探索近况

程浩.功率电子封装用陶瓷基板技能与运用进步

第二届

低维碳纳米材料制备及运用技能岑岭论坛

比年来,跟着石墨烯、碳纳米管等材料临盆工艺的提升,其成本已有了显然降落,与此同时,关连碳纳米材料、复合材料品种屡见不鲜,对全面低维碳纳米材料家眷的运用探索曾经浸透到产业范围的各个方面。何如才干告竣低维碳材料在产业临盆中的大范围运用,是材料临盆企业和运用企业需求共通推敲的题目。

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会务组:

关连人:刘司理

(同

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