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6月30日,第六屆陶瓷基板及封裝產業論壇將在昆山金陵大飯店舉辦,佳利電子、艾森達、上汽英飛凌、比亞迪、華為、仁寶電子、潮州三環等企業代表將出席。報名聯系龍小姐:18318676293(同微信)。

多層陶瓷基板技術源于20世紀50年代末期美國無線電(RCA)公司開發,現行的基本工藝技術(用流延法的生片制造技術、過孔形成技術和多層疊層技術)在當時就已被應用。多層陶瓷基板技術分為高溫共燒陶瓷技術(HTCC,HighTemperature co-fired Ceramic)和低溫共燒陶瓷技術(LTCC,Low Temperature co-fired Ceramic)。本文將介紹HTCC技術及應用。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術

圖??高溫共燒陶瓷,來源:艾森達

一、什么是HTCC技術

20世紀80年代初,IBM公司商業化的主計算機的電路板(基板:33層和100倒裝芯片粘結大規模集成電路器件)采用多層陶瓷基板技術,因為這些多層基板是用氧化鋁絕緣材料和導體材料(Mo、W、Mo-Mn)在1600℃的高溫下共燒的,故而成為高溫共燒陶瓷(HTCC),以區別于后來開發的低溫共燒陶瓷。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術

圖??IBM4300用氧化鋁多層電路基板
高溫共燒陶瓷HTCC通常采用金屬材料為鎢、鉬、錳等高熔點金屬,按照電路設計要求,印刷于氧化鋁/氮化鋁/莫來石(相對較少)陶瓷生坯上,然后多層疊合,在1650~1850℃的高溫下共燒成一體。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術

圖??HTCC制造工藝

二、HTCC與LTCC的差異

HTCC與低溫共燒陶瓷技術(LTCC)制程相比較,二者陶瓷共燒溫度、材料以及金屬漿料選型有顯著差別,此外,在燒結制程中,LTCC通常在空氣氣氛下共燒,而HTCC采用氫氣氣氛,保護W、Mo金屬漿料不被氧化。

HTCC與LTCC的主要差異

名稱

陶瓷材料

金屬材料

共燒溫度

優點

缺點

產品/應用

HTCC

高溫共燒陶瓷

(1)氧化鋁;

(2)氮化鋁;

(3)莫來石等

鎢、鉬、錳、鉬-錳等

1650℃-?1850℃

(1)機械強度較高;

(2)散熱系數較高;

(3)材料成本較低;

(4)化學性能穩定;

(5)?布線密度高

(1)導電率較低;

(2)制作成本較高;

產品:

(1)加熱體;

(2)多層陶瓷基板;

(3)陶瓷管殼等;

LTCC

低溫共燒陶瓷

(1)微晶玻璃系材料;

(2)玻璃+陶瓷復合系材料;

(3)非晶玻璃系材料

銀、金?、銅、鈀-銀等

950℃以下

(1)導電率較高;

(2)制作成本較低;

(3)有較小的熱膨脹系數和介電常數且介電常數易調整;

(4)有優良的高頻性能;

(5)由于燒結溫度低,可內封一些元件

(1)機械強度低;

(2)散熱系數低;

(3)材料成本較高;

應用:

集成電路封裝、多芯片模(MCM)、微電子機械系統(MEMS)、電感、電容、變壓器、天線的制造。LTCC濾波器、分頻器、耦合器、巴倫器、雙工器、三工器和LTCC天線等。

三、HTCC技術的應用

高溫共燒陶瓷產品主要有陶瓷多層基板、陶瓷封裝管殼、UVLED支架、VCSEL支架、各類加熱片、散熱電橋等,主要用于微波器件封裝、大規模集成電路封裝、混合集成電路封裝、光電器件封裝、SMD封裝、LED芯片封裝、半導體封裝等多個封裝領域。HTCC陶瓷基板燒結溫度高,可以與可伐合金等金屬材料進行一體化燒結,制成HTCC封裝外殼,大大節約了布線空間。

一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術

圖? HTCC產品,來源:湘瓷科藝
由于高溫共燒陶瓷HTCC具有結構強度高、熱導率高、化學穩定性好和布線密度高等優點,在熱穩定性要求更高、高溫揮發性氣體要求更小、密封性要求更高的發熱及封裝領域得到了廣泛的應用。

HTCC相關企業國外有:京瓷、丸和、NGK、肖特、AdTech、StratEdge等;國內有:佳利電子、艾森達(湘瓷科藝)、合肥伊豐、航科創星、博為光電、淮瓷科技、瓷金科技、中電科43所、河北中瓷、福建閩航、宜興電子器件總廠、陜西欣龍、浙江東瓷、江西創科、艾福電子、成都旭瓷、宏科電子、振華云科、六安鴻安信、武漢凡谷、燦勤科技、立江電子等等。

原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):一文了解高溫共燒陶瓷HTCC技術

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作者 gan, lanjie

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