随着电子设备功耗越来越高、小型化集成化更为突出和频率越来越高,要求封装产品更高的散热效果、更为密集的布线电路、更低的损耗,因此在封装材料以及制作工艺方面需要不断的创新。艾邦建有陶瓷封装全产业链微信群,欢迎陶瓷封装产业链上下游加入,请您识别二维码加入。
厚膜工艺+薄膜工艺,高精度HTCC薄厚膜基板了解一下
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1.厚膜工艺和薄膜工艺各有千秋

在电子封装领域,陶瓷厚膜产品与薄膜产品由于其各自的特点都有较为广泛的应用。
● 陶瓷厚膜工艺的优势是多层布线容易,能够很好地实现三维互联,但是其金属化由于丝网印刷工艺的限制平整度较差,微波传输损耗较大,线宽与线间距很难突破30μm。
● 陶瓷薄膜工艺则很容易实现 20μm 线宽线间距,满足高密度布线,并且金属化平整度较高,微波传输损耗小,其缺点是布线层数限制难以突破,多层布线难度相对较大。

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图 陶瓷薄膜电路板,来源:SemiGen
受到加工方式的限制,多层共烧陶瓷(HTCC/LTCC)在高可靠系统级封装领域中存在平面度较大(>30μm)、最小线宽较大(>50μm)等问题。这些问题会导致陶瓷基板与芯片无法高可靠连接、封装密度难以进一步提升,直接限制了陶瓷基板向更高密度封装领域发展。与厚膜陶瓷加工工艺不同,薄膜工艺主要采用光刻、刻蚀、沉积等方式进行,具有无收缩、可制作纳米级精细线条、沉积方式选择多等优势。若将半导体制造工艺与多层共烧陶瓷技术相结合,有望获得性能更好的产品以满足未来高密度集成电路封装需求。

2.多层共烧陶瓷薄厚膜基板制作工艺流程

HTCC薄厚膜基板结构一般由 HTCC与 HTCC表面薄膜金属化布线两部分组成,结构中心为 HTCC,上下表面为薄膜金属化布线。

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图 薄厚膜异构 HTCC基板示意图
首先通过HTCC工艺进行陶瓷多层基板的加工,包括通孔制作和内部线路制作,再通过研磨、抛光等处理,获得平整、光洁的陶瓷基板,使表面粗糙度达到薄膜电路制作的要求,再利用薄膜工艺分别对 HTCC基板正背面进行精细线条制作。
①HTCC工艺流程
采用氧化铝/氮化铝生瓷带和厚膜金属浆料作为主要原材料,通过丝网印刷的方式将金属浆料印刷在生瓷带上构成金属电路,并采用通孔填孔的方式使上下层导通,再进行多片叠层,最后经过高温烧结(温度在1800℃以上)、表面处理,形成一个三维布线系统的单片结构(HTCC基板)。

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图 典型的多层陶瓷基板制造过程
②薄膜工艺流程
薄膜工艺流程包括清洗磨抛后的 HTCC基板,进行烘干,利用磁控溅射在陶瓷基板表面沉积一层金属种子层,并在其表面利用光刻胶进行图形化制作,将需要电镀的区域裸露出来;光刻胶图形化后,利用电镀工艺进行金属层增厚;电镀完成后去除光刻胶,利用刻蚀剂将沉积的种子层去除即可完成单面金属化制作。之后将制作完成的表面进行保护,利用相同的工艺进行另一表面图形化制作。

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图 HTCC表面薄膜金属化制备工艺流程
在制造过程中,最为重要的环节是 HTCC与金属化薄膜的结合。因此,HTCC基板的表面处理与表面薄膜金属化的制作尤为重要。HTCC的表面处理决定了 HTCC表面特性是否满足后续薄膜金属化工艺条件,薄膜金属化工艺则决定了薄厚膜 HTCC陶瓷基板精细布线能力及薄膜与 HTCC的结合力。

3.多层共烧陶瓷薄厚膜基板的应用

多层共烧陶瓷薄厚膜电路基板是一种理想的大规模集成电路散热基板和封装材料,具有结构强度高、耐高温、导热性能好、布线密度高、物理化学性质稳定等优点,可应用于光通信800G高速光模块、微波射频、功率器件、T/R组件等领域。
资料来源:
1.多通孔高精度薄厚膜AlN基片制造技术,杨春燕,等.
2.多层薄厚膜 HTCC 微系统封装基板的制备技术研究,于斐,等.
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推荐活动:【邀请函】第二届陶瓷封装产业论坛(11月22日·石家庄)
第二届陶瓷封装产业论坛
The 2nd Ceramic Packages Industry Forum
2024年11月22日

河北·石家庄

一、会议议题 

序号

暂定议题

拟邀请

1

集成电路陶瓷封装的发展概况

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

2

光通信技术的发展及陶瓷封装外壳的应用趋势

拟邀请光通信企业/封装厂商/高校研究所

3

电子封装陶瓷的研究进展

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

4

陶瓷封装技术在传感器领域的应用

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

5

基于DPC的3D成型陶瓷封装技术

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

6

集成电路陶瓷封装外壳仿真设计

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

7

系统级封装用陶瓷材料研究进展和发展趋势

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

8

基于3D-SiP集成技术的新型微波模块

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

9

陶瓷封装结构优化及可靠性分析

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

10

低温玻璃-陶瓷封装技术的研究进展

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

11

低温共烧陶瓷基板及其封装应用

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

12

微电子陶瓷封装的金属化技术

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

13

高温共烧陶瓷金属化膜厚影响因素分析

拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所

14

铜浆在多层陶瓷封装外壳制备技术中的应用

拟邀请陶瓷封装/浆料厂商/高校研究所

15

电子陶瓷封装用玻璃粉的开发

拟邀请陶瓷封装/玻璃粉厂商/高校研究所

16

金属陶瓷胶黏剂封装工艺及可靠性研究

拟邀请陶瓷封装/材料厂商/高校研究所

17

陶瓷封装外壳钎焊工艺研究

拟邀请钎焊设备企业/高校研究所

18

高密度陶瓷封装外壳散热问题探讨

拟邀请陶瓷封装/材料厂商/高校研究所

19

陶瓷封装平行缝焊工艺与技术

拟邀请陶瓷封装/设备厂商/高校研究所

20

陶瓷封装缺陷自动检测技术

拟邀请检测方案商

21

传感器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势

拟邀请传感器/封装厂商/高校院所

22

红外探测器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势

拟邀请探测器/封装厂商/高校院所

更多议题征集中,欢迎自拟或者推荐议题。演讲&赞助&会议报名请联系李小姐:18124643204(同微信)
二、报名方式

方式一:加微信

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邮箱:lirongrong@aibang.com

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原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):厚膜工艺+薄膜工艺,高精度HTCC薄厚膜基板了解一下

作者 gan, lanjie