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當(dāng)前,隨著微電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)陶瓷材料有了更高的需求。HTCC材料制作的器件涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。比如電子組件(多層電容器,多層執(zhí)行器和R-C濾波器),3D多芯片模塊(工程設(shè)計(jì)管理系統(tǒng),汽車應(yīng)用中的變速箱控制,航空航天和醫(yī)療工程領(lǐng)域中的高頻應(yīng)用),智能3D封裝,微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)封裝以及實(shí)驗(yàn)室芯片系統(tǒng)。


HTCC高溫共燒陶瓷材料介紹

圖源自佳利電子官網(wǎng)

一、HTCC特點(diǎn)及應(yīng)用


HTCC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)密封的直通過孔密集的金屬互連。因此HTCC技術(shù)常用于軍事、航空航天、醫(yī)療器械、和高溫領(lǐng)域,特別是在汽車、高功率、無線通信和RF封裝方面。

HTCC高溫共燒陶瓷材料介紹

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HTCC陶瓷材料

HTCC高溫共燒陶瓷材料介紹


HTCC材料是在高于1500℃的環(huán)境下燒結(jié)而成。由于HTCC材料的熱穩(wěn)定性良好,所以它非常適合在超高溫環(huán)境下的應(yīng)用。
 
高溫共燒陶瓷中較為重要的是以氧化鋁、莫來石(主體為Al2O3-SiO2)和氮化鋁為主要成分的陶瓷。常見的HTCC生瓷帶有氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷以及氧化鋯陶瓷等,采用流延法制備的生瓷帶厚度一般為50μm到700μm不等。
 
2.1 氧化鋁
 
在燒結(jié)過程中,陶瓷顆粒相變?yōu)橹旅懿牧?,樣品大約收縮15%到20%不等。其中,在超高溫領(lǐng)域中,99.99%氧化鋁高溫共燒陶瓷的應(yīng)用最為廣泛HTCC氧化鋁生瓷帶的一些基本材料特性參數(shù)如下圖所示。
 
參數(shù)
大小
介電常數(shù)
9.5-9.9
密度(g/cm3)
3.8-3.95
楊氏模量(GPa)
340-380
泊松比
0.2-0.23
抗彎強(qiáng)度(MPa)
450-650
熱導(dǎo)率(Wm-1K-1)
25-35
熱膨脹系數(shù)(ppm℃-1)
6-8
莫氏硬度
9.0
介電損耗(25℃,1MHz)
0.0001
體積電阻率(Ω.cm)
1×1014
介電擊穿電壓(KV/mm)
>15
燒結(jié)溫度
1500-1700
 
生瓷坯在進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的過程中往往會(huì)有一定的收縮比例,其收縮比例大約在15%-20%之間,為了使本論文設(shè)計(jì)的傳感器達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及性能要求,在燒結(jié)前,必須給生瓷坯按照收縮比來計(jì)算尺寸,防止其最終產(chǎn)品達(dá)不到要求。
 
氧化鋁陶瓷技術(shù)是一種比較成熟的微電子封裝技術(shù),它由92~96%氧化鋁,外加4~8%的燒結(jié)助劑在1500-1700℃下燒結(jié)而成,其導(dǎo)線材料為鎢、鉬、鉬一錳等難熔金屬。

該基板技術(shù)成熟,介質(zhì)材料成本低,熱導(dǎo)率和抗彎強(qiáng)度較高。但是,氧化鋁多層陶瓷基板有下列缺點(diǎn):
(1)介電常數(shù)高,影響信號(hào)傳輸速度的提高; 
(2)導(dǎo)體電阻率高,信號(hào)傳輸損耗較大;
(3)熱膨脹系數(shù)與硅相差較大,從而限制了它在巨型計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用。
 
2.2 莫來石

莫來石的介電常數(shù)為7.3-7.5,而氧化鋁(96%)的介電常數(shù)為9.4,高于莫來石,所以莫來石的信號(hào)傳輸延遲時(shí)間可比氧化鋁小17%左右,并且,莫來石的熱膨脹系數(shù)與硅很接近,所以這種基板材料得到了快速發(fā)展。
 
例如日立、Shinko等公司均開發(fā)了莫來石多層陶瓷基板,并且其產(chǎn)品具有良好的性能指標(biāo)。不過此基板的布線導(dǎo)體只能采用鎢、鎳、鉬等,電阻率較大而且熱導(dǎo)率低于氧化鋁基板。
 
2.3 氮化鋁

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AlN-HTCC圖源自丸和

對(duì)于氮化鋁基板來說,由于氮化鋁熱導(dǎo)率高,熱膨脹系數(shù)與Si、SiC和GaAs等半導(dǎo)體材料相匹配,其介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均優(yōu)于氧化鋁,并且AlN是較硬的陶瓷,在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下仍能很好地工作。

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氮化鋁基板所具有的缺點(diǎn)是:
(1)布線導(dǎo)體電阻率高,信號(hào)傳輸損耗較大;
(2)燒結(jié)溫度高,能耗較大;
(3)氮化鋁基板與鎢、鉬等導(dǎo)體共燒后,其熱導(dǎo)率有所下降;
(4)絲網(wǎng)印刷的電阻器及其他無源元件不能并入高溫共燒工藝,因?yàn)檫@些無源元件的漿料中的金屬氧化物,會(huì)在該工藝的還原氣氛下反應(yīng)而使性能變壞;
(5)外層導(dǎo)體必須鍍鎳鍍金保護(hù)其不被氧化,同時(shí)增加表面的電導(dǎo)率并提供能夠進(jìn)行線焊和錫焊元器件貼裝的金屬化層。

雖然有這些缺點(diǎn),但從總體上來說,氮化鋁基板比其他高溫共燒陶瓷基板有更多的優(yōu)勢(shì),在高溫共燒陶瓷領(lǐng)域有很好的發(fā)展前途。主要應(yīng)用在傳感器封裝、表面貼裝封裝、MEMS封裝、光通信封裝、LED封裝等。

三、材料決定用途

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圖源自NGK官網(wǎng)


HTCC不同的材料組成決定了其不同的應(yīng)用,相應(yīng)的其材料的缺點(diǎn)也在某種程度上限制了應(yīng)用。HTCC陶瓷粉體材料廠家主要有:東曹、住友、艾森達(dá)、揚(yáng)州中天利等企業(yè)。

整體而言,HTCC基板具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好和布線密度高等優(yōu)點(diǎn),因此在當(dāng)前大功率微組裝電路中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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文章來源:網(wǎng)絡(luò)整理

1.王海星,陶瓷封裝HTCC高溫壓力傳感器的設(shè)計(jì)與研究;
2.ChartierT,BruneauA.Aqueoustapecastingofaluminasubstrates[J].Journalofthe
EuropeanCeramicSociety,1993,12(4):243-247.
3.FuZ,RoosenA.Shrinkageoftapecastproductsduringbinderburnout[J].Journalofthe
AmericanCeramicSociety,2015,98(1):20-29.
4.TokAIY,BoeyFYC,KhorMKA.Tapecastingofhighdielectricceramicsubstrates
formicroelectronicspackaging[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,1999,
8(4):469-472.


活動(dòng)推薦:

2021第三屆高端電子陶瓷產(chǎn)業(yè)高峰論壇

11月26日·江蘇昆山

01

主要議題


序號(hào)

議題

擬邀請(qǐng)單位

1

LTCC射頻模塊的發(fā)展

京瓷

2

高端電子陶瓷在汽車領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用

博世

3

先進(jìn)低溫共燒無源集成材料和器件技術(shù)發(fā)展

電子科技大學(xué)

4

基于HTCC技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

中瓷電子

5

應(yīng)用于HTCC的高性能粉體制備

南京工業(yè)大學(xué)

6

高精密疊層機(jī)應(yīng)用于多層陶瓷基板介紹

住榮

7

LTCC生瓷帶的環(huán)境與工藝適應(yīng)性要求研討

兵器214所

8

LTCC低介電常數(shù)粉體量產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展

洛陽中超

9

應(yīng)用于低溫共燒陶瓷5G射頻模組材料方案 

杜邦

10

電子陶瓷用金屬漿料配套應(yīng)用方案

西安宏星

11

高導(dǎo)熱陶瓷低溫?zé)Y(jié)助劑的研究

長(zhǎng)汀金龍

12

陶瓷覆銅板在大功率半導(dǎo)體的應(yīng)用

羅杰斯

13

高性能陶瓷基板在IGBT中的應(yīng)用與發(fā)展

比亞迪半導(dǎo)體

如有演講意向,請(qǐng)聯(lián)系周小姐:18320865613(微信同電話號(hào)碼)


02

擬邀請(qǐng)企業(yè)


通訊、基站、消費(fèi)電子、汽車等終端企業(yè);LTCC、HTCC等陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè);玻璃粉、陶瓷粉體等生瓷材料企業(yè)和導(dǎo)電金屬導(dǎo)體材料企業(yè);陶瓷流延機(jī)、激光切割、自動(dòng)化組裝、燒結(jié)、印刷等設(shè)備企業(yè);網(wǎng)版、載帶、保護(hù)膜等耗材企業(yè);檢測(cè)、科研院所、高校機(jī)構(gòu)等。


03

會(huì)議議程


2021年11月25日(周四):14:00-18:00簽到

2021年11月26日(周五):7:30-9:00簽到;8:50-18:00會(huì)議;18:00-19:30晚宴

04

報(bào)名方式

方式一:加微信

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艾果果:13312917301(微信同電話號(hào)碼),

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05

收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)


參會(huì)人數(shù)

1~2個(gè)人(單價(jià)每人)

3個(gè)人及以上(單價(jià)每人)

8月24日前付款

2200元/人

2000元/人

9月24日前付款

2300元/人

2200元/人

10月24日前付款

2400元/人

2300元/人

11月24日前付款

2500元/人

2400元/人

現(xiàn)場(chǎng)付款

2800元/人

2500元/人

費(fèi)用包括會(huì)議門票、全套會(huì)議資料、午餐、茶歇等,但不包括住宿。


06

匯款方式及賬戶

匯款方式及賬戶:(均可開增值稅普通發(fā)票)


付款方式1:


公對(duì)公賬戶:

名稱:深圳市艾邦智造資訊有限公司

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07

贊助方案



項(xiàng)目


項(xiàng)目?jī)?nèi)容


主題演講+展臺(tái)


30分鐘主題演講


3個(gè)參會(huì)名額


商標(biāo)展示、現(xiàn)場(chǎng)展示臺(tái)1個(gè)


會(huì)刊廣告


易拉寶/禮品贊助(2選1)


主題演講


30分鐘主題演講


現(xiàn)場(chǎng)展臺(tái)


現(xiàn)場(chǎng)展示臺(tái),展示設(shè)備及樣品、資料以及洽談,含3個(gè)參會(huì)名額


會(huì)刊廣告


研討會(huì)會(huì)刊,彩色全頁廣告(尺寸210*285mm)


側(cè)屏廣告


主講屏幕LED兩邊側(cè)屏,單邊側(cè)屏廣告,展示全天會(huì)議(客戶自行設(shè)計(jì),圖片尺寸以實(shí)際面積為準(zhǔn))


參會(huì)證掛繩贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的掛繩(獨(dú)家)


參會(huì)證贊助


參會(huì)證背面單面印刷廣告


資料袋贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的資料袋


桌牌贊助


印有企業(yè)標(biāo)識(shí)的桌牌


資料入袋贊助


企業(yè)的宣傳冊(cè)(不超過6P)放入?yún)?huì)袋子


會(huì)議通訊錄banner橫幅廣告


植入在本會(huì)議觀眾通訊錄置頂?shù)臋M幅廣告,有效期6個(gè)月


Logo展示


背景板logo,會(huì)刊封面logo


易拉寶


現(xiàn)場(chǎng)1個(gè)易拉寶展示


禮品贊助


印有贊助商logo的禮品,用于贈(zèng)送參會(huì)聽眾


微信推送


微信公眾號(hào),覆蓋18萬行業(yè)專業(yè)人群,會(huì)前、會(huì)中或者會(huì)后,企業(yè)介紹以及相關(guān)軟文一共1篇

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作者 ab

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