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陶瓷基板有着怎样的制备方法

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-7-18     浏览次数:    
陶瓷基板的制备方法陶瓷烧成前典型的成形方法有下述四种:粉末限制成形(模压成形、等静压成形)、揉捏成形、流延成形等。其间流延成形法因为容易完结多层化且消费效率较高,近年来在LSI封装及混合集成电路用基板的制作中多被选用。
  各类陶瓷基板(1)氧化铝(Al2O3)基板?质料:Al2O3质料的典型制作方法是Buyer法,在这种方法中原材料选用铝矾土(水铝矿/一水软铝石以及相应的化合物);制作方法:Al2O3陶瓷的成形一般选用生片叠层法,粘接剂一般选用聚乙烯醇聚丁醛(PVB),烧成温度因添加的助烧剂不同而异,一般为1550~1600℃。Al2O3基板的金属化方法现在主要选用厚膜法及共烧法、从运用的浆料到工艺技能都比拟老练,现在可满意各方面使用的请求;使用:混合集成电路用基板、LSI封装用基板、多层电路基板。(2)氮化铝(AlN)基板质料:AlN为非自然存在而是一种人工矿藏,于1862年由Genther等人最早合成。AlN粉末的代表性制作方法是恢复氮化法和直接氮化法,前者以Al2O3为质料,通过高纯碳恢复,再与氮气反应构成,后者直接是Al粉末与N2发生反应进行直接氮化;制作方法:Al2O3基板制作的各种方法都可用于AlN基板的制作,其间用得最多的是生片叠层法,行将AlN质料粉末、有机粘接剂及溶剂、外表活性剂混合制成陶瓷浆料,经流延、叠层、热压、脱脂、烧成制得;AlN基板的特性:AlN的热导率为Al2O3的10倍以上,CTE与硅片相匹配,AlN材料相对与Al2O3来说,绝缘电阻、绝缘耐压要高些,介电常数更低些,这些特性关于封装基板使用来说是非常可贵的;使用:用于VHF(超高频)频带功率放大器模块、大功率器材及激光二极管基板等;(3)碳化硅(SiC)基板质料:SiC不是自然发生而是由人工制作的矿藏,由硅石、焦炭及少量食盐以粉末状混合,用石墨炉将其加热到2000℃以上发生反应,生成α-SiC,再通过提高析出,可得到暗绿色块状的多晶汇合体;制作方法:SiC的化学稳定性及热稳定性都十分好,选用一般方法烧成难以抵达细密化,因此需求添加烧结助剂并选用特别方法烧成,一般选用真空热压法烧成;SiC基板的特性:其最具特征的性质是,与其他材料比较,其热扩散系数特别大,以致比铜还大,并且其热收缩系数与Si更为接近。当然它也存在一些缺陷,相对而言其介电常数高、绝缘耐压要差一些;使用:关于SiC基板,取长补短,多用于耐压性不大存在问题的低电压电路及VLSI高散热封装的基板,例如高速、高集成度逻辑LSI带散热组织封装、在超大型计算机、光通讯用激光二极管的基板使用等。(4)莫来石(3Al2O3·2SiO2)基板3Al2O3·2SiO2是Al2O3-SiO2二元系中最稳定的晶相之一,与Al2O3比较固然机械强度和热导率要低一些,但其介电常数低,因此可望能进一步进步信号传输速度。其热收缩系数也低,可减小搭载LSI的热应力,并且与导体材料Mo、W的热收缩系数的差也小,然后共烧时与导体间呈现的应力低。(5)氧化铍(BeO)基板其导热率是Al2O3的十几倍,适用于大功率电路,并且其介电常数又低,可用于高频电路。BeO基板根本上选用干压法制作,此外也可在其间添加微量的MgO及Al2O3等使用生片法制作BeO基板。因为BeO粉末的毒性,存在环境问题,在日本不允许消费BeO基板,只能从美国进口。

  低温共烧陶瓷多层基板(LTCC)上述评论的基板因为其烧结温度在1500~1900℃,相当高,因此若选用同时烧成法,则导体材料只能选择难熔金属Mo和W等,这样势必构成一系列较难处理的问题:如共烧需求在恢复性氛围中进行,添加工艺难度,烧结温渡过高,需选用特别烧结炉;因为Mo、W电阻率较高,布线电阻大,信号传输容易构成失真,增大损耗,布线微细化遭到限制;介质材料的介电常数都偏大,因此会增大信号传输延迟时间,特别是不适用于超高频电路等。为处理上述问题,开发了玻璃与陶瓷混合共烧的低温共烧多层陶瓷基板(low temperature co-fired ceramic substrate,LTCC),因为其烧成温度在900℃左右,故可选用多种电阻率低的材料,可完结微细化布线,其间贵金属浆料可以在大气中烧成。低温共烧多层陶瓷基板的制备:此技能须先将无机的氧化铝粉与约30%~50%的玻璃材料加上有机黏结剂,使其混合均匀成为泥状的浆料,接着使用刮刀把浆料刮成片状,再经由一道枯燥过程将片状浆料构成一片片薄薄的生胚,然后依各层的设计钻导通孔,作为各层信号的传送,LTCC内部线路则运用网版印刷技能,别离于生胚上做填孔及印制线路,内外电极则可别离运用银、铜、金等金属,最后将各层做叠层动作,放置于850~900℃的烧结炉中烧结成型,即可完结。


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