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1、第卷第期无机材料学报、年月,一一一文章编号低温共烧陶瓷技术在材料学上的进展王悦辉,周济,崔学民,沈建红清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,摘要低温共烧陶瓷技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点本文叙述了、、低温共烧陶瓷技术的特点制备工艺材料制备相关技术和国内外研究现状以及未来发展趋势关键词低温共烧陶瓷无源集成玻璃陶瓷微波介质中图分类号,文献标识码引言随着微电子信息技术的迅猛发展,电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求,进一步推动了
2、电子元件日益向微型化、集成化和高频化的方向发展,这就要求基板能满足高传播速度、高布线密度和大芯片封装等要求低温共烧陶瓷技术,是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛的领域由于它在信息时代为各种电子系统的元器件以及模块小型化、轻量化提供了比较好的解决途径,因此在国内国际上越来越受到重视,广泛用于基板材料、封装材料以及微波器件材料等其中该种基板被用作第五代电子元件组装用基板,已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点目前,材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和
3、可进行材料设计的阶段川许多材料生产厂家可以提供配套系列产品但在国内仍属于起步阶段,拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白国内目前陶瓷材料基本有两个来源一是购买国外陶瓷生带二是生产厂从陶瓷材料到生带自己开发随着未来制品市场中运用制作的组件数目逐渐被模块与基板所取代,终端产品产能过剩,价格和成本竟争日趋激烈,元器件的国产化,必将提上议事日程这为国内产品的发展提供了良好的市场契机国内现在急需开发出系列化的、拥有自主知识产权的瓷粉料,并专业化生产用陶瓷生带系,列为产业的开发奠定基础的技术概况,,’的技术特点一,收到修改稿一收稿期刁日期书荃金项目国家计划国家计
4、划作者简介王悦辉一,女,博士后通讯联系人周济无机材料学报卷技术是于年休斯公司开发的新型材料技术,是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制成所需要的电路图形,并将多个被动组件如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、荆合器等埋入多层陶瓷基板中,然后叠压在一起,内外电极可分别使用银、铜、金等金属,“,,在下烧结制成三维电路网络的无源集成组件也可制成内置无源元件的三维电路基板,在其表面可以贴装和有源器件,制成无源有源集成的功能模块工艺,流程见图图为典型的组件结构示意图由此可知采用工艺制作的多芯片组
5、件具有可实现芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能一即‘,沪玉一玉黑糕攫黯几一一了。二皿,‘一,仙助二明即丫毛日一,必口团日魔一而呢翔叭加公日玉。扣岌助图工艺流程图与其他集成技术相比,具有以下一劝根据,特点配料的不同材料的介电常数可以在很大范围内变动,增加了电路设计的灵活性陶瓷材料具有优良的高频、高和高速传输特性使用电导率高的金属,有利材料作为导体材料于提高电路系统的品质因数制作层数很高的电路基板,易于形成多种结构的空,,免除腔内埋置元器件了封装组件,、主竺几的成本减少连接芯片导体的长度与鹅、四日接点数可制作线宽拼的细线图制作组件结构电路,实,现
6、更多布线层数能集,,刀成的元件种类多参量范围大于实,,现多功能化和提高组装密度可适应大电流及耐高温特性要求具有良好的温度特性如较小的热膨胀系数,较小的介电常数稳定系数基板材料的热导率是有机叠层板的倍,故可简化热设计,明显提高电路的寿命和可靠性与薄膜多层布线技术具有良期王悦辉,等低温共烧陶瓷技术在材料学上的进展,二者结合可实好的兼容性现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组,,、件易于实现多层布线与封装一体化结构进一步减小体积和重量提高可靠性耐高温、高湿、冲振,可以应用于恶劣环境非连续式的生产工艺,便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量
7、检查,有利于提高多层基板的成品率和质量,缩短生产周期,降低成本技术由于自身具有的独特优点,用于制作新一代移动通信中的表面组装型元器件显现出巨大的优越性如移动通信中采用技术制作的型、滤波器、频率合成组件、变换器、功率放大器、蓝牙组件等均己获得越来越广泛的应用技术对陶瓷材料的要求技术目前主要包括设计技术、生磁瓷料带技术和混合集成技术生磁瓷料带技术主要是指四大无源器件材料的低温烧结黑白陶瓷技术,包括电容器陶瓷、电阻器陶、、“”、“”、瓷电感器铁氧体和变压器铁氧体生磁带材低温共烧陶瓷浆铁氧体浆“”,,铁氧体电子陶瓷浆体系通过优化设计采用不同的配料方法可生产出品种
8、不同、性能各异的生瓷带产品性能好坏完全依赖所用材料的稳定性和工艺材料特性与组成配
