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电子封装-高温共烧多层陶瓷基板
蟑螂恶霸 | 2020-05-11 14:20:39    阅读:501   发布文章

在电子封装过程中,基板主要起机械支撑保护与电互连(绝缘)作用。随着电子封装技术逐渐向着小型化、高密度、多功能和高可靠性方向发展示,电子系统的功率密度随之增加,散热问题越来越严重。器件的散热影响条件众多,其中基板材料的选用也是关键的一环。

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目前,电子封装常用的基板材料主要有四大类:聚合物基板;金属基板;复合基板;陶瓷基板。陶瓷基板材料以其强度高、绝缘性好、导热和耐热性能优良、热膨胀系数小、化学稳定性好等优点,广泛应用于电子封装基板。

 

陶瓷封装基板材料主要包括Al2O3、BeO和AlN等。目前,Al2O3陶瓷是应用最成熟的陶瓷封装材料,以其耐热冲击性和电绝缘性较好、制作和加工技术成熟而被广泛应用。

 

相对于塑料基和金属基,其优点是:(1)低介电常数,高频性能好;(2)绝缘性好、可靠性高;(3)强度高,热稳定性好;(4)热膨胀系数低,热导率高;(5)气密性好,化学性能稳定;(6)耐湿性好,不易产生微裂现象。陶瓷封装材料缺点是:成本较高,适用于高级微电子器件的封装,如航空航天和军事工程的高可靠、高频、耐高温、气密性强的封装;在移动通信、家用电器、汽车等领域也有着广泛应用。

 

美国、日本等国相继开发出多层陶瓷基片,使其成为一种广泛应用的高技术陶瓷,目前已投入使用的陶瓷基片材料有Al2O3、BeO和AlN、SiC和莫来石等。从结构与制作工艺,陶瓷基板可分为高温共烧多层陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板、厚膜陶瓷基板、直接键合铜陶瓷基板等,下面将为大家分类说明。

 

高温共烧多层陶瓷基板制备工艺是:先将陶瓷粉(Si3N4、Al2O3、AlN)加入有机黏结剂,混合均匀后成为膏状浆料,接着利用刮刀将浆料刮成片状,再通过干燥工艺使片状浆料形成生坯;然后依据各层的设计钻导通孔,采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔,最后将各生坯层叠加,置于高温炉(1600℃)中烧结而成。因为烧结温度高,导致金属导体材料的选择受限(主要为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属),制作成本高,热导率一般在20~200W/(m·℃)(取决于陶瓷粉体组成与纯度)。


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