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从结构和生产工艺的角度来看,陶瓷基材的一些功能可以分为HTCC,LTCC,TFC,DBC,DPC等。
陶瓷基板具有优异的导热性、耐热性、绝缘性、低热膨胀系数和成本降低,特别是电子包装IGBT(绝缘栅双极晶体管),LD(激光二极管)LED(发光二极管),CPV包装的应用越来越广泛。
陶瓷基主要包括氧化⑥,氧化铝(Al2O3)和氮化铝(AlN),氮化硅(Si3N4)。与其它陶瓷材料相比,Si3N4陶瓷基板具有较高的电绝缘功能和化学稳定性,热稳定性好,机械强度高,可用于制造高集成大型集成电路板。
几种陶瓷基材的功能比较。
陶瓷基板可分为结构和生产技术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。陶瓷粉在制备过程中(Al2O3或AlN)参与有机粘合剂,均匀混合成糊浆,然后用刮刀刮成片,用单调技术形成原坯,然后根据各层设计导入孔,用丝网印刷金属浆布线填充
由于烧结温度高,金属导体材料的选择受到限制(主要是钨、钼、锰等熔点高但导电性差的金属)产成本高,导热率一般为20~200W/(m)。
陶瓷基板低温共烧(LTCC)
LTCC又称低温共烧陶瓷基板,其生产工艺及HTCC类似,仅在Al2O将30%~50%的低熔点玻璃材料混入粉末中,将烧结温度降低到850~900℃,因此,导电性好的金银可以用作电极材料和布线材料。
LTCC金属线采用丝网印刷技术制作,可能导致网络问题对位错误。多层陶瓷堆积烧结时,收缩份额差异,影响成品率。为了前进LTCC热传导功能域添加热传导孔和电传导孔,但成本增加。
厚膜陶瓷基板(TFC)
与LTCC和HTCC比较,TFC是后陶瓷基板。采用丝网印刷技术,在陶瓷基础表面涂抹金属浆,单调高温烧结(700~8000℃)制备。金属浆料一般由金属粉末、有机树脂、玻璃等组成。高温烧结后,树脂胶被烧掉,剩下的几乎都是纯金属,因为玻璃粘结效果在陶瓷基板表面。烧结后的金属层厚度为10~20μm,小线宽为0.3mm。由于成熟,技术简单,成本低,TFC在对图形精度要求低的电子包装中使用。
直接键合铜陶瓷基板(DBC)
高温下的陶瓷基板和铜箔(1065)℃)根据布线要求,共晶烧结以蚀刻形成布线。由于铜箔具有优异的导电性和导热性,氧化铝可以得到有效的控制Cu-Al2O3-Cu使复合体膨胀DBC基板具有类似氧化铝的热膨胀系数。
DBC基板的制造工艺
DBC它具有导热性好、绝缘性强、可靠性高性高等领域IGBT,LD和CPV包装。DBC缺点是在高温下使用Cu和Al2O共晶反应对设备和技术控制要求高,基板成本高Al2O3和Cu层间容易产生微孔,因此产品耐热性降低的铜箔在高温下容易翘曲变形,因此DBC铜箔厚度一般为100m以上。