低温共烧陶瓷基板课件.ppt

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1、低温共烧陶瓷（LTCC）基板介绍2016张德龙16722137基板介绍LTCC基板文献阅读主目录CONTENTS123基板介绍1基板的作用基板是实现元器件功能化、组件化的一个平台，是微电子封装的重要环节。基板主要有一下几个功能：（1）互连和安装裸芯片或封装芯片的支撑作用。（2）作为导体图形的绝缘介质。（3）将热从芯片上传导出去的导热媒体。（4）控制高速电路中的特性阻抗、串扰以及信号延迟。封装基板的分类在微电子封装中主要按照基板的基体材料来分，可以分为三类：(1)有机基板：包括纸基板、玻璃布基板、复合材料基板

2、、环氧树脂类、聚酯树脂类、耐热塑性基板和多层基板等；(2)无机基板：包括金属类基板、陶瓷类基板、玻璃类基板、硅基板和金刚石基板等；(3)复合基板：包括功能复合基板、结构复合基板和材料复合基板等。几种主要基板材料Al2O3氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷被广泛用于厚、薄膜电路和MCM的基板。氧化铝陶瓷的玻璃成分一般由二氧化硅和其他氧化物组成。氮化铝陶瓷氮化铝突出的优良性能是具有和氧化铍一样的导热性，以及良好的电绝缘性能、介电性能。氮化铝的价格比氧化铝要贵。硅基板硅是一种可作为几乎所有半导体器件和集成电路的基板材料。优点有

3、其基板和硅IC芯片完全匹配；热导率比氧化铝陶瓷高得多；易于用铝或其他金属进行金属化等。金刚石金刚石是一种适合于大多数高性能微电路的理想材料，它具有最高的热导率、低的介电常数、高的热辐射阻值和优良的钝化性能。它也是巳知材料中最硬的和化学稳定性最好的材料。LTCC基板2LTCC技术低温共烧陶瓷技术(lowtemperaturecofiredceramic)是陶瓷封装基板的一个分支，是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，以其优异的电子、机械、热力特性成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，广

4、泛用于基板、封装及微波器件等领域。传统基板材料(Al2O3,SiC等)和烧结技术(高温烧结陶瓷(HTCC)),不仅烧结温度高(>1500℃),只能与高熔点、高电阻的金属(Mo,W等)共烧,而且不利于降低生产成本。为此人们开发出新型的低温共烧陶瓷技术:低烧结温度可使金属良导体(Cu,Ag等)同生坯片共烧,提高厚膜电路的导电性能。此图综合比较了厚膜技术、LTCC和HTCC技术的优劣，可以看出，LTCC技术集中了厚膜技术和高温共烧陶瓷技术的优点，摒弃了二者明显的缺点，从而有更广阔的应用前景。目前，LTCC普遍应用

5、于多层芯片线路模块化设计中，它除了在成本和集成封装方面的优势外，在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及优良的高频性能等方面都显现出诱人的魅力。LTCC技术是1982年美国休斯公司开发的一种新型材料技术。该工艺就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，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出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在一定温度下烧结，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IC

6、和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块等等。LTCC制造工艺LTCC基板的工艺流程如下：生瓷带→切片→预处理→冲片→打孔→通孔填充→印制导线→印制电极→印制无源元件→检验→叠片→热压→排胶→烧结→LTCC基板。下图是典型低温共烧多层陶瓷基板的工艺流程。采用LTCC工艺制作的基板具有可实现IC芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。下图为典型的LTCC组件结构。典型的LTCC组件结构LTCC的特点LTCC技术的显著高集成度特征，是今后电子元件制造的发展趋势。与其他集成技术相比，LTCC具有以下特点：

7、(1)陶瓷材料具有优良的高频Q特性，使用频率可高达几十GHz；(2)使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因子；(3)可以制作线宽小于50µm的精细结构电路；(4)可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性；(5)具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数，较小的介电常数和温度系数；(6)可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，有利于提高电路的组装密度；等等LTCC基板材料目前已开发出多种LTCC基板材料,由于加入玻璃是实现LTCC技术的重要措

8、施,因此对适用的玻璃种类进行过大量研究,如高硅玻璃,硼硅酸玻璃,堇青石玻璃等。陶瓷粉料的比例是决定材料物理性能与电性能的关键因素。为获得低介电常数的基板,必须选择低介电常数的玻璃和陶瓷组合,主要有硼硅酸玻璃/填充物质、玻璃/氧化铝系、玻璃/莫来石系等,要求填充物在烧结时能与玻璃形成较好的浸润。在Kumar等人于1977年制成了成分(质量分数)为Al2O3,SiO2,MgO,微量的B2O3和P2O5微晶玻璃基板之后