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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
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低维碳纳米材料制备及运用技能岑岭论坛
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会务组:
关连人:刘司理