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6月30日,第六屆陶瓷基板及封裝產(chǎn)業(yè)論壇將在昆山金陵大飯店舉辦,佳利電子、艾森達(dá)、上汽英飛凌、比亞迪、華為、仁寶電子、潮州三環(huán)等企業(yè)代表將出席。報(bào)名聯(lián)系龍小姐:18318676293(同微信)。

多層陶瓷基板技術(shù)源于20世紀(jì)50年代末期美國(guó)無(wú)線電(RCA)公司開發(fā),現(xiàn)行的基本工藝技術(shù)(用流延法的生片制造技術(shù)、過(guò)孔形成技術(shù)和多層疊層技術(shù))在當(dāng)時(shí)就已被應(yīng)用。多層陶瓷基板技術(shù)分為高溫共燒陶瓷技術(shù)(HTCC,HighTemperature co-fired Ceramic)和低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC,Low Temperature co-fired Ceramic)。本文將介紹HTCC技術(shù)及應(yīng)用。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術(shù)

圖??高溫共燒陶瓷,來(lái)源:艾森達(dá)

一、什么是HTCC技術(shù)

20世紀(jì)80年代初,IBM公司商業(yè)化的主計(jì)算機(jī)的電路板(基板:33層和100倒裝芯片粘結(jié)大規(guī)模集成電路器件)采用多層陶瓷基板技術(shù),因?yàn)檫@些多層基板是用氧化鋁絕緣材料和導(dǎo)體材料(Mo、W、Mo-Mn)在1600℃的高溫下共燒的,故而成為高溫共燒陶瓷(HTCC),以區(qū)別于后來(lái)開發(fā)的低溫共燒陶瓷。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術(shù)

圖??IBM4300用氧化鋁多層電路基板
高溫共燒陶瓷HTCC通常采用金屬材料為鎢、鉬、錳等高熔點(diǎn)金屬,按照電路設(shè)計(jì)要求,印刷于氧化鋁/氮化鋁/莫來(lái)石(相對(duì)較少)陶瓷生坯上,然后多層疊合,在1650~1850℃的高溫下共燒成一體。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術(shù)

圖??HTCC制造工藝

二、HTCC與LTCC的差異

HTCC與低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)制程相比較,二者陶瓷共燒溫度、材料以及金屬漿料選型有顯著差別,此外,在燒結(jié)制程中,LTCC通常在空氣氣氛下共燒,而HTCC采用氫氣氣氛,保護(hù)W、Mo金屬漿料不被氧化。

HTCC與LTCC的主要差異

名稱

陶瓷材料

金屬材料

共燒溫度

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

產(chǎn)品/應(yīng)用

HTCC

高溫共燒陶瓷

(1)氧化鋁;

(2)氮化鋁;

(3)莫來(lái)石等

鎢、鉬、錳、鉬-錳等

1650℃-?1850℃

(1)機(jī)械強(qiáng)度較高;

(2)散熱系數(shù)較高;

(3)材料成本較低;

(4)化學(xué)性能穩(wěn)定;

(5)?布線密度高

(1)導(dǎo)電率較低;

(2)制作成本較高;

產(chǎn)品:

(1)加熱體;

(2)多層陶瓷基板;

(3)陶瓷管殼等;

LTCC

低溫共燒陶瓷

(1)微晶玻璃系材料;

(2)玻璃+陶瓷復(fù)合系材料;

(3)非晶玻璃系材料

銀、金?、銅、鈀-銀等

950℃以下

(1)導(dǎo)電率較高;

(2)制作成本較低;

(3)有較小的熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)且介電常數(shù)易調(diào)整;

(4)有優(yōu)良的高頻性能;

(5)由于燒結(jié)溫度低,可內(nèi)封一些元件

(1)機(jī)械強(qiáng)度低;

(2)散熱系數(shù)低;

(3)材料成本較高;

應(yīng)用:

集成電路封裝、多芯片模(MCM)、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、電感、電容、變壓器、天線的制造。LTCC濾波器、分頻器、耦合器、巴倫器、雙工器、三工器和LTCC天線等。

三、HTCC技術(shù)的應(yīng)用

高溫共燒陶瓷產(chǎn)品主要有陶瓷多層基板、陶瓷封裝管殼、UVLED支架、VCSEL支架、各類加熱片、散熱電橋等,主要用于微波器件封裝、大規(guī)模集成電路封裝、混合集成電路封裝、光電器件封裝、SMD封裝、LED芯片封裝、半導(dǎo)體封裝等多個(gè)封裝領(lǐng)域。HTCC陶瓷基板燒結(jié)溫度高,可以與可伐合金等金屬材料進(jìn)行一體化燒結(jié),制成HTCC封裝外殼,大大節(jié)約了布線空間。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術(shù)

圖? HTCC產(chǎn)品,來(lái)源:湘瓷科藝
由于高溫共燒陶瓷HTCC具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好和布線密度高等優(yōu)點(diǎn),在熱穩(wěn)定性要求更高、高溫?fù)]發(fā)性氣體要求更小、密封性要求更高的發(fā)熱及封裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

HTCC相關(guān)企業(yè)國(guó)外有:京瓷、丸和、NGK、肖特、AdTech、StratEdge等;國(guó)內(nèi)有:佳利電子、艾森達(dá)(湘瓷科藝)、合肥伊豐、航科創(chuàng)星、博為光電、淮瓷科技、瓷金科技、中電科43所、河北中瓷、福建閩航、宜興電子器件總廠、陜西欣龍、浙江東瓷、江西創(chuàng)科、艾福電子、成都旭瓷、宏科電子、振華云科、六安鴻安信、武漢凡谷、燦勤科技、立江電子等等。

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作者 gan, lanjie

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