《无机封装基板》PPT课件

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1、无机封装基板一、陶瓷基板概论陶瓷基板同由树脂材料构成的PWB相比：耐热性好，热导率高热膨胀系数小微细化布线较容易尺寸稳定性高点它作为LSI封装及混合电路IC用基板得到广泛应用。（多层布线陶瓷基板）1、作为陶瓷基板应具有的条件电路布线的形成基板主要作用是搭载电子元件或部件，实现相互之间电器连接，因此导体电路布线很重要。陶瓷基板电路布线方法：薄膜光刻法厚膜多次印制法同时烧成法基本表面平滑化学性能稳定微细图形与基板之间良好的附着（2）电学性质对基板电学性质的要求：绝缘电阻高；介电常数要低（信号传输速度高）；介电损耗要小；上述性质不随温度和湿度的变化而变化。（3）热学性

2、质耐热性高导热率低热膨胀系数：基板与硅的热膨胀系数（后者大约为3×10-6/℃）尽量接近陶瓷基板的应用分两大类：一类主要要求适用于高速器件，采用介电系数低、易于多层化的基板（如Al2O3基板，玻璃陶瓷共烧基板等），另一类主要适用于高散热的要求，采用高热导率的基板（如AlN基板、BeO基板等）。2、陶瓷基板的制作方法陶瓷烧成前典型的成形方法有下述四种:粉末压制成形（模压成形、等静压成形）挤压成形流延成形：容易实现多层化且生产效率较高射出成形图1流延法制作生片（greensheet）而后制成各类基板的流程图图2流延机结构示意图陶瓷多层基板的制作方法：湿法：在烧成前的

3、生片上，通过丝网印刷形成导体图形，由陶瓷与导体共烧而成；干法：在烧成的陶瓷基板上，通过丝网印刷、交互印刷、烧成导体层和绝缘层，或在烧成的陶瓷基板上，采用厚膜、薄膜混成法形成多层电路图形，再一次烧结制成多层基板。3、陶瓷基板的金属化（1）厚膜法厚膜金属化法：在陶瓷基板上通过丝网印刷形成导体（电路布线）及电阻等，经烧结形成电路及引线接点等。厚膜导体浆料一般由粒度1～5µm的金属粉末，添加百分之几的玻璃粘结剂，再加有机载体，包括有机溶剂、增稠剂和表面活性剂等，经球磨混炼而成。烧成后的导体在其与基板的界面通过不同的结合机制，与基板结合在一起。图3厚膜导体的断面结构对于玻

4、璃系来说，其软化点要选择在粉末金属的烧结温度附近。在氧化物系中，一般用与陶瓷发生反应形成固溶体的氧化物。例如，对于Al2O3基板来说，采用CuO及Bi2O3等。一般说来，氧化物系比玻璃系更容易获得较高的结合力。（2）薄膜法用真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等真空镀膜法进行金属化。由于为气相沉积法，原则上讲无论任何金属都可以成膜，无论对任何基板都可以金属化。但是，金属膜层与陶瓷基板的热膨胀系数应尽量一致，而且应设法提高金属化层的附着力。在多层结构中，与陶瓷基板相接触的膜金属，一般选用具有充分的反应性，结合力强的IVB族金属Ti、Zr、及VIB族金属Cr、Mo、W等。上层

5、金属多选用Cu、Au、Ag等电导率高，不易氧化，而且由热膨胀系数不匹配造成的热应力容易被缓解的延展性金属。（3）共烧法烧成前的陶瓷生片上，丝网印刷Mo、W等难熔金属的厚膜浆料，一起脱脂烧成，使陶瓷与导体金属烧成为一体结构。LSI封装及混合电路IC用基板，特别是多层电路基板，主要是由共烧法来制造，有下列特征：（a）可以形成微细的电路布线，容易实现多层化，从而能实现高密度布线。（b）由于绝缘体与导体做成一体化结构，可以实现气密封装。（c）通过成分、成形压力、烧结温度的选择可以控制烧结收缩率。二、各类陶瓷基板1、氧化铝基板----氧化铝（Al2O3）价格较低，从机械强

6、度、绝缘性、导热性、耐热性、耐热冲击性、化学稳定性等方面考虑，其综合性能好，作为基板材料，使用最多，其加工技术与其他材料相比也是最先进的。（1）Al2O3原料的典型制造方法：Buyer法金属铝液重熔法（2）α-Al2O3的晶体结构铝离子与氧离子之间为强固的离子键，每个铝原子位于由6个氧原子构成的八面体的中心。因此，α-Al2O3结构的充填极为密实，铝与氧靠离子间的库仑力相结合，因此，Al2O3的物理性能，化学性能稳定，具有密度高、机械强度大等特性。（3）Al2O3陶瓷基板制作方法难熔金属法，作为Al2O3基板表面的金属化方法，是在1938年由德国的得利风根公司和

7、西门子公司分别独立开发的。按难熔金属种类，分Mo法，Mo-Mn法和Mo-Ti法等。Mo-Mn法是以耐热金属钼（Mo）的粉末为主成分，副成分采用易形成氧化物的锰（Mn）粉末，是二者均匀混合制成浆料，涂布在预先经表面研磨及表面处理的Al2O3基板表面，在加湿氢气气氛中经高温烧成金属化层。在本方法中，Mn及气氛中的水起着重要的作用，Mn被水分氧化成MnO，MnO与Al2O3反应生成MnO·Al2O3（MnAl2O4），作为中间层增加了金属化层与Al2O3基板的结合力，化学反应式为Mn+H2O→MnO+H2MnO+Al2O3→MnO·Al2O3但是，这样获得的导体膜直接

8、焊接比较困难，一般要在其