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電子封⌘裝用陶瓷基板材料及其製備工藝乐虎国际娱乐网|乐虎国际娱乐真假|官網

發表時間: 13418561539 10:02:42

作者: 乐虎国际娱乐网

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陶瓷基⌘板由於其良好的導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨⌘脹係數和成本的不斷降低,在電子⌘封裝特別是功率電子器件如IGBT(絕緣柵⌘雙極電晶體)、LD(雷射二極體)、大功率LED(發光二極體)、CPV(聚焦型光伏)封裝中的應用越來越廣泛。

陶瓷基⌘板由於其良好的導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨⌘脹係數和成本的不斷降低,在電子⌘封裝特別是功率電子器件如IGBT(絕緣柵⌘雙極電晶體)、LD(雷射二極體)、大功率LED(發光二極體)、CPV(聚焦型光伏)封裝中的應用越來越廣泛。

陶瓷基⌘片主要包括氧化鈹(BeO)、氧化鋁(Al2O3)和氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si3N4)。與其他陶瓷材料相比,Si3N4陶瓷基⌘片具有很高的電絕緣性能和化學穩定性,熱穩定性好,機械強度大,可用於製造高集成度大規模集成電路板。

幾種陶瓷基片材料性能比較

從結構與製造工藝而言,陶瓷基板又可分為HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。

高溫共燒多層陶瓷基板(HTCC)

HTCC,又稱高溫共燒多層陶瓷基板。製備過程中先將陶瓷粉(Al2O3或AlN)加入有機黏結劑,混合均勻後成為膏狀漿料,接著利用刮刀將漿料刮成片狀,再通過⌘乾燥工藝使片狀漿料形成生坯;然後依據各層的設計鑽導通孔,採用絲⌘網印刷金屬漿料進行布線和填孔,將各生坯層疊加,置於高溫爐(1600℃)中燒結而成。

此製備過程因為燒結溫度較高,導致金屬導體材料的選擇受限(主要為熔點較高但導電性較差的鎢、鉬、錳等金屬),製作成本高,熱導率一般在20~200W/(m·℃)。

低溫共燒陶瓷基板(LTCC)

LTCC,又稱低溫共燒陶瓷基板,其製備工藝與HTCC類似,只是在Al2O3粉中混⌘入質量分數30%~50%的低熔點玻璃料,使燒結溫度降低至850~900℃,因此可⌘以採用導電率較好的金、銀作為電極材料和布線材料。

因為LTCC採用絲網印刷技術製作金屬線路,有可能因張網問題造成對位誤差;而且多層陶瓷疊壓燒結時還存在收縮比例差異問題,影響成品率。為了提高LTCC導熱性能,可在貼片區增加導熱孔或導電孔,但成本增加。

厚膜陶瓷基板(TFC)

相對於LTCC和HTCC,TFC為一種後燒陶瓷基板。採用絲網印刷技術將金屬漿料塗覆在陶瓷基片表面,經過乾燥、高溫燒結(700~800℃)後製備。金屬漿料一般由金屬粉末、有機樹脂和玻璃等組分。經高溫燒結,樹脂粘⌘合劑被燃燒掉,剩下的⌘幾乎都是純金屬,由於玻璃質粘合作用在陶瓷基板表面。燒結後的金屬層厚度為10~20μm,線寬為0.3mm。

由於技術成熟,工藝簡單,成本較低,TFC在對圖形精度要求不高的電子封裝中得到一定應用。

直接鍵合銅陶瓷基板(DBC)

由陶瓷基片與銅箔在高溫下(1065℃)共晶燒結而成,根據布線要求,以刻蝕方式形成線路。由於銅箔具有良好的導電、導熱能力,而氧化鋁能有效控制 Cu-Al2O3-Cu複合體的膨脹,使DBC基板具有近似氧化鋁的熱膨脹係數。

DBC具有導熱性好、絕緣性強、可靠性高等優點,已廣泛應用於IGBT、LD和CPV 封裝。DBC缺點在於,其利用了高溫下Cu與Al2O3間的共晶反應,對設備和工藝控制要求較高,基板成本較高;由於Al2O3與Cu層間容易產生微氣孔,降低了⌘產品抗熱衝擊性;由於銅箔在高溫下容易翹曲變形,因此DBC表面銅箔厚度一般大於100m;同時由於採用化學腐蝕工藝,DBC基板圖形的線寬一般大於100m。

直接鍍⌘銅陶瓷基板(DPC)

其製作首先將陶瓷基片進行前處理清洗,利用真空濺射方式在基片表面沉積Ti/Cu層作為種子層,接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路製作,再以電鍍/化學鍍方式增加線路厚度,待光刻膠去除後完成基板製作。

DPC技術具有如下優點:低溫工藝(300℃以下),完全避免了高溫對材料或線路結構的不利影響,也降低了製造工藝成本;採用薄膜與光刻顯影技術,使基板上的金屬線路更加精細,因此DPC基板非常適合對準精度要求較高的電子器件封裝。但DPC基板也存在一些不足:電鍍沉⌘積銅層厚度有,且電鍍廢液汙染大;金屬層與陶瓷間的結合強度較低,產品應⌘用時可靠性較低。

文章摘自:先進陶瓷材料


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