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原材料陶瓷覆铜板的金属化及种类。

2022-03-09 10:24:20

原材料陶瓷覆铜板的金属化及种类。

1.陶瓷基板的性质。

1.机械性质:(形成电路布线)

a.机械强度足够高,除配备部件外,还可用作支撑部件;

B.加工性好,尺寸精度高,易于多层化;

c.表面光滑,无翘曲.弯曲.微裂纹等;

2.电气性能:

A.绝缘电阻及绝缘破坏电压高;

b.介电常数低.介电损耗小;

c.在高温、高湿度条件下,性能稳定,保证可靠性;

3.热学性质:

A.热导率高;

b.热膨胀系数与相关材料匹配(尤其是Si的热膨胀系数);

c.优异的耐热性。

4.其他性质:

A.化学稳定性好.易金属化.电路图形附着力强;

b.无吸湿性.耐油.耐化学品.a射线释放量小;

c.使用的物质无污染.无毒.晶体结构在使用温度范围内不变;d.原材料资源丰富.技术成熟.制造方便.价格低廉。

二、陶瓷基板的制作方法:

陶瓷烧成前有四种典型的成形方法:粉末压制成形(模压成形.等静压成形).挤压成形.流延成形.射出成形。其中,由于流延成形方法易于多层化,生产效率高,近年来广泛应用于LSI封装和混合集成电路基板的制造中。常见的三种工艺路线如下:

1.叠片-热压一脱脂一基片烧成电路图形-电路烧成;

2.叠片一表面印刷电路图形一热压-脱脂一共烧;

3.印刷电路图形一层一层的热压-脱脂一共燃烧。

三、陶瓷基板金属化:

A.厚膜法:厚膜金属化法是通过丝网印刷在陶瓷基板上形成导体(电路布线)和电阻,烧结成电路和导线接头;(常见的玻璃粘合剂包括玻璃系统、氧化物系统和玻璃与氧化物混合系统);

B.薄膜法:采用真空蒸发镀、离子镀、溅射涂层等真空涂层法进行金属化。由于气相沉积法,原则上任何金属都可以成膜,任何基板都可以金属化,但金属膜层和陶瓷基板的热膨胀系数应尽可能致,金属层的附着力应尽可能提高;

c.共烧法:在烧制前的陶瓷生片上,用丝网印刷Mo.W等难熔金属的厚膜浆料,一起脱脂烧制,使陶瓷和导体金属烧制成-体结构。该方法具有以下特点:

■可形成微电路布线,易于实现多层化,从而实现高密度布线;

■由于绝缘体和导体形成体化结构,可实现气密封装;

■通过成分、成型压力.烧结温度的选择,可以控制烧结收缩率,尤其是平面零收缩率基板的研制,为其在BGA.CSP.裸芯片等高密度包装中的应用创造了条件。

四、陶瓷基板类型:

1.氧化铝基板:

A.原料:A1203原料的典型制造方法是buyer法。在这种方法中,原料采用铝土矿(水铝矿/水软铝石及相应化合物);

B.生产方法:A1203陶瓷的成型一般采用生片叠层法,粘合剂一般采用聚乙烯醇聚J醛(PVB)数。烧成温度因添加的助烧剂而异,通常为1550~1600C。目前A1203基板的金属化方法主要采用厚膜法和共烧法。从使用的浆料到工艺技术,都比较成熟,可以满足各方面应用的要求。

c.应用:混合集成电路基板.LSI封装基板.多层电路基板。

2.莫来石基板。

莫来石基板(3A1203.2Si02):是A1203-Si02二元系中最稳定的晶相之一。与A1203相比,虽然机械强度和导热系数较低,但介电常数较低,有望进一步提高信号传输速度。其热膨胀系数也很低,可以降低配备LSI的热应力,与导体材料Mo.W的热膨胀系数差也很小,导致共燃时与导体的应力较低。

3.氮化铝基板:

A.原料:AIN是一种非自然存在的人造矿物,由Genther等人于1862年首次合成。Aln粉末的代表性生产方法是还原氮化法和直接氮化法。前者以A1203为原料,通过高纯碳还原形成氮反应,后者直接是Al粉末与N2的反应;

b.制造方法:A1203基板制造的各种方法都可以用于AIN基板的制造,其中最常用的是生片叠层法,即将AIN原料粉末.有机粘合剂和溶剂.表面活性剂混合制成陶瓷浆,经过.流延.叠层.热压.脱脂.烧制;

C.AIN基板的特点:AIN的导热系数是A1203的10倍以上,CTE与硅片相匹配。与A1203相比,AIN材料具有更高的绝缘电阻和更低的介电常数。这些特点在包装基板的应用中非常罕见;

D.应用:用于VHF(超高频)频带功率放大器模块.大功率器件及激光二极管基板等。

4.碳化硅基板:

A.原料:SiC不是天然产生的,而是人工矿物。硅石.焦炭和少量盐混合在粉末中,用石墨炉加热至2000°C以上,产生A-SiC,然后升华沉淀,可获得深绿色块状多晶集合体;

b.制造方法:SiC的化学稳定性和热稳定性都很好,普通方法很难致密。因此,需要添加烧结添加剂和特殊方法,通常采用真空热压法;

C.SiC基板的特点:其最独特的特点是,与其他材料相比,其热扩散系数特别大,甚至大于铜,其热膨胀系数更接近Si。当然,它也有一些缺点。相对而言,它的介电常数较高。绝缘耐压性较差;

D.应用:对于碳化硅基板,主要用于低压电路和VLSI高散热包装基板,如高速、高集成逻辑LSI带散热机构包装。在超大型计算机中。光通信用激光二极管的基板应用。

5.氧化镓基板(Be0):

其导热率是A1203的十倍以上,适用于大功率电路,介电常数低,可用于高频电路。Be0基板基本采用干压法制作。此外,还可以添加微量Mgo和A1203制作Be0基板。由于Be0粉末的毒性和环境问题,Be0基板不允许在日本生产,只能从美国进口。


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