电子封装-高温共烧多层陶瓷基板

在电子封装过程中,基板主要起机械支撑保护与电互连(绝缘)作用。随着电子封装技术逐渐向着小型化、高密度、多功能和高可靠性方向发展示，电子系统的功率密度随之增加，散热问题越来越严重。器件的散热影响条件众多，其中基板材料的选用也是关键的一环。

 

目前，电子封装常用的基板材料主要有四大类：聚合物基板；金属基板；复合基板；陶瓷基板。陶瓷基板材料以其强度高、绝缘性好、导热和耐热性能优良、热膨胀系数小、化学稳定性好等优点，广泛应用于电子封装基板。

陶瓷封装基板材料主要包括Al2O3、BeO和AlN等。目前，Al2O3陶瓷是应用最成熟的陶瓷封装材料，以其耐热冲击性和电绝缘性较好、制作和加工技术成熟而被广泛应用。

相对于塑料基和金属基，其优点是：（1）低介电常数，高频性能好；（2）绝缘性好、可靠性高；（3）强度高，热稳定性好；（4）热膨胀系数低，热导率高；（5）气密性好，化学性能稳定；（6）耐湿性好，不易产生微裂现象。陶瓷封装材料缺点是：成本较高，适用于高级微电子器件的封装，如航空航天和军事工程的高可靠、高频、耐高温、气密性强的封装；在移动通信、家用电器、汽车等领域也有着广泛应用。

美国、日本等国相继开发出多层陶瓷基片，使其成为一种广泛应用的高技术陶瓷，目前已投入使用的陶瓷基片材料有Al2O3、BeO和AlN、SiC和莫来石等。从结构与制作工艺，陶瓷基板可分为高温共烧多层陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板、厚膜陶瓷基板、直接键合铜陶瓷基板等，下面将为大家分类说明。

高温共烧多层陶瓷基板制备工艺是：先将陶瓷粉（Si3N4、Al2O3、AlN）加入有机黏结剂，混合均匀后成为膏状浆料，接着利用刮刀将浆料刮成片状，再通过干燥工艺使片状浆料形成生坯；然后依据各层的设计钻导通孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，最后将各生坯层叠加，置于高温炉（1600℃）中烧结而成。因为烧结温度高，导致金属导体材料的选择受限（主要为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属），制作成本高，热导率一般在20~200W/（m·℃）（取决于陶瓷粉体组成与纯度）。

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