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LTCC/HTCC 陶瓷共燒工藝流程

LTCC 英文全稱 Low Temperature co-fired Ceramic,叫做低溫共燒陶瓷技術。LTCC 技術是將流延后的陶瓷材料按需求疊層在一起,同時內部印刷互聯導體、元件和電路,最終燒結成一個集成式陶瓷多層材料。HTCC 英文全稱 High Temperature co-fired Ceramic。

低溫共燒陶瓷(LTCC)和高溫共燒陶瓷(HTCC)工藝流程相似,包括?:?流延、打孔、填孔、疊層、切片、共燒、檢驗等步驟。

LTCC/HTCC陶瓷共燒技術

01

打孔流延

LTCC/HTCC陶瓷共燒技術

延的目的是把陶瓷粉料轉變為后續加工用的生瓷帶。在陶瓷粉料中加入適當的粘合劑,經過球磨混料后形成高粘度漿料。其中粘合劑是流延工藝中的關鍵材料,粘合劑通常包括樹脂、增塑劑、潤濕劑、溶劑等成分,它的含量控制了漿料的粘度以及生瓷帶的強度和塑形。流延工藝的關鍵參數為生瓷帶的致密性、厚度的均勻性和強度。
02

打孔

打孔是多層陶瓷基板制造中極為關鍵的工藝技術,打孔的孔徑大小、位置、精度等,直接影響基板內部走線的通斷、布線密度、基板質量以及成品率。生瓷帶的打孔主要有3種方法:鉆孔、沖孔和激光打孔。孔徑的大小可根據設計者而定,若用數控沖床打孔,根據沖頭大小的不同一般孔徑為 4 mil、6 mil、8 mil、10 mil幾種;如用激光打孔,孔徑能達到 50 um甚至更小。
03

填孔

填孔是利用填孔機底部氣囊加壓將掩模填充板上的填充漿料擠壓到相應的生瓷片通孔內,經干燥后,完成生瓷的金屬化過程。填孔有三種方式:厚膜印刷、絲網印刷和導體生片填孔。

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絲網印刷是通過絲網印刷機機頭帶動刮板頭將網版上的電子漿料均勻地填充到基板或生瓷片上開好的通孔內部,以獲得完整的印刷圖形或填孔。絲網印刷制作導帶時,最細的線寬可達 100μm,最小的線間距可達 150μm。
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導體生片填充法是將厚度略大于生瓷帶的導體生片沖進通孔以達到金屬化。導體生片采用流延工藝生成。此法可提高多層基板的可靠性,但現有的工藝不夠成熟,對填充通孔的漿料粘度和流變需要嚴格的控制,如果選擇填充漿料不當則不利于盲孔。
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共燒導電體的印刷可采用傳統的厚膜絲網印刷和計算機直接描繪。絲網導電體印刷技術簡單易行,投資少,可獲得很高的分辨率,線寬可達 100μm,線間距可達 150μm。計算機直接描繪是應用計算機控制布線,用導體漿料直接描繪出導電帶的形狀,無需制版和印刷對位,方便靈活。但對導電漿料的粘度和干燥速度有較高的要求,設備投資大,操作復雜,效率低。
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通孔填充和導電介質的印刷是生瓷帶金屬化的兩部分。
04

疊片和熱壓

疊片是將印刷后的生瓷按照設計的層數和次序依次疊到一起,在一定的溫度和壓力下,使生瓷緊密粘連,形成一個完整的多層基板坯體。疊片時需要保證層與層之間的對準精度。在形成生瓷坯后,要進行熱壓。熱壓溫度一般在60~120℃,壓力為50~300 kg/c㎡。熱壓主要有兩種方式:單軸向熱壓和均衡熱壓。

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單軸向熱壓是將疊放的生瓷帶放置在熱壓爐內直接進行熱壓。此種工藝壓力是從單一方向施加的;因此熱壓到一半時需要將疊層的瓷片進行180° 的翻轉。此種方法會產生氣孔、開裂和較大的伸縮率等現象,尤其是在邊緣和單層時z方向的收縮率尤為明顯。
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均衡熱壓是將疊放完成的生瓷帶在真空下密封在鋁箔中,然后放于熱水中加壓,這種工藝的生瓷胚體的受力是各向相等的。水溫和施壓的時間條件同單軸向熱壓相同;施加的壓力要高于單向熱壓。壓力的均勻一致性是疊層熱壓工藝的關鍵,直接影響基板燒結的伸縮率?;鍩Y的伸縮率隨著壓力的增大而減小。壓力太大,會引起基板分層;壓力太小將導致伸縮率加大,收縮率一致性差。

 

05

切片

切片是將層壓后的生瓷坯按設計尺寸要求切割成生瓷塊 (獨立的電路單元基板),可由3種方法來實現:①運用鉆石輪劃片機,這是一種最普通的方法,對矩形形狀的切分最為有效,可減小外形尺寸的誤差,邊界質量很高;②運用超聲切割機,切成部件的誤差很小,適用于各種不規則形狀的切割,但處理過程很慢且費用昂貴;③應用激光進行切割,誤差較小,但邊界質量很差 

06

共燒

將層壓、切片后的生瓷塊放到燒結爐內的支架上,在適當的曲線和氣氛條件下將生瓷塊燒結成合格的基板。燒結分為兩個過程:排膠和共燒。排膠的目的是將有機粘合劑汽化和燒除,排膠不充分,基板燒結后會起泡、變形或分層;排膠過量,又可能使金屬化圖形脫落或基板碎裂。在排膠后升高一定的溫度開始共燒,此時坯體內部玻璃相生成、潤濕氧化鋁顆粒,磁體和金屬導體燒結及基板尺寸收縮定型。

LTCC/HTCC陶瓷共燒技術

07

檢驗

檢驗是判別基片優劣的依據。檢驗分為目檢和測試,目檢主要檢測外觀,如平整度、一致性、導帶是否光滑等。測試利用測試儀在測試軟件支持下,驗證基板布線的連接性,判斷LTCC基板電性能是否合格。
END
陶瓷封裝產業鏈從芯片、陶瓷封裝產品(陶瓷外殼、基板及覆銅板等)、封裝環節到最終封裝成型的電子產品,如光通信元件、汽車 ECU、激光雷達、圖像傳感器、功率半導體等;設備方面包括裝片機、固晶機、塑封機、鍵合機、檢測設備等;材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、金屬漿料、引線框架、包封材料、鍵合絲等;艾邦建有陶瓷封裝全產業鏈微信群,歡迎陶瓷封裝產業鏈上下游掃碼加群與我們交流。
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推薦活動:【邀請函】第七屆陶瓷封裝管殼產業論壇(11月30日 蘇州)
第七屆陶瓷封裝管殼產業論壇
The?7th Ceramic Packages?Industry Forum
2023年11月30日
蘇州匯融廣場假日酒店
(虎丘區城際路21號 近高鐵蘇州新區站)
01
暫定議題

暫定議

擬邀請企業

1

半導體陶瓷封裝外殼仿真設計

擬邀請仿真設計專家

2

多層陶瓷集成電路封裝外殼技術發展趨勢

擬邀請陶瓷封裝企業

3

光通信技術的發展及陶瓷封裝外殼的應用趨勢

擬邀請光通信企業

4

多層陶瓷封裝外殼的生產工藝和可靠性設計

擬邀請陶瓷封裝企業

5

多層陶瓷高溫共燒關鍵技術介紹

擬邀請HTCC企業

6

電子封裝用陶瓷材料研究現狀

擬邀請材料企業

7

多層共燒金屬化氮化鋁陶瓷工藝研究

擬邀請氮化鋁企業

8

HTCC陶瓷封裝用電子漿料的開發

擬邀請導電漿料企業

9

多層共燒陶瓷燒結關鍵技術探討

擬邀請燒結設備企業

10

陶瓷封裝外殼的焊料開發

擬邀請焊材企業

11

電子封裝異質材料高可靠連接研究進展

擬邀請陶瓷封裝企業

12

厚膜印刷技術在陶瓷封裝外殼的應用

擬邀請印刷相關企業

13

高精密疊層機應用于多層陶瓷基板

擬邀請疊層設備

14

陶瓷封裝管殼表面處理工藝技術

擬邀請表面處理企業

15

激光技術在陶瓷封裝管殼領域的應用

擬邀請激光企業

16

陶瓷封裝釬焊工藝介紹

擬邀請釬焊設備企業

17

半導體芯片管殼封裝及設備介紹

擬邀請封焊設備企業

18

全自動高速氦檢漏系統在陶瓷封裝領域的應用

擬邀請氦氣檢測設備企業

19

芯片封裝殼體自動化測量方案

擬邀請檢測設備企業

20

等離子清洗在高密度陶瓷封裝外殼上的應用

擬邀請等離子清洗企業

更多議題征集中,演講&贊助請聯系王小姐:13714496434(同微信)

02
報名方式

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方式一:加微信

LTCC/HTCC陶瓷共燒技術
王小姐:13714496434(同微信)郵箱:wanghuiying@aibang.com

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作者 gan, lanjie

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