6月30日,第六届陶瓷基板及封装产业论坛将在昆山金陵大饭店举办,佳利电子、艾森达、上汽英飞凌、比亚迪、华为、仁宝电子、潮州三环等企业代表将出席。报名联系龙小姐:18318676293(同微信)。

多层陶瓷基板技术源于20世纪50年代末期美国无线电(RCA)公司开发,现行的基本工艺技术(用流延法的生片制造技术、过孔形成技术和多层叠层技术)在当时就已被应用。多层陶瓷基板技术分为高温共烧陶瓷技术(HTCC,HighTemperature co-fired Ceramic)和低温共烧陶瓷技术(LTCC,Low Temperature co-fired Ceramic)。本文将介绍HTCC技术及应用。

一文了解高温共烧陶瓷HTCC技术

图  高温共烧陶瓷,来源:艾森达

一、什么是HTCC技术

20世纪80年代初,IBM公司商业化的主计算机的电路板(基板:33层和100倒装芯片粘结大规模集成电路器件)采用多层陶瓷基板技术,因为这些多层基板是用氧化铝绝缘材料和导体材料(Mo、W、Mo-Mn)在1600℃的高温下共烧的,故而成为高温共烧陶瓷(HTCC),以区别于后来开发的低温共烧陶瓷。

一文了解高温共烧陶瓷HTCC技术

图  IBM4300用氧化铝多层电路基板
高温共烧陶瓷HTCC通常采用金属材料为钨、钼、锰等高熔点金属,按照电路设计要求,印刷于氧化铝/氮化铝/莫来石(相对较少)陶瓷生坯上,然后多层叠合,在1650~1850℃的高温下共烧成一体。

一文了解高温共烧陶瓷HTCC技术

图  HTCC制造工艺

二、HTCC与LTCC的差异

HTCC与低温共烧陶瓷技术(LTCC)制程相比较,二者陶瓷共烧温度、材料以及金属浆料选型有显著差别,此外,在烧结制程中,LTCC通常在空气气氛下共烧,而HTCC采用氢气气氛,保护W、Mo金属浆料不被氧化。

HTCC与LTCC的主要差异

名称

陶瓷材料

金属材料

共烧温度

优点

缺点

产品/应用

HTCC

高温共烧陶瓷

(1)氧化铝;

(2)氮化铝;

(3)莫来石等

钨、钼、锰、钼-锰等

1650℃- 1850℃

(1)机械强度较高;

(2)散热系数较高;

(3)材料成本较低;

(4)化学性能稳定;

(5) 布线密度高

(1)导电率较低;

(2)制作成本较高;

产品:

(1)加热体;

(2)多层陶瓷基板;

(3)陶瓷管壳等;

LTCC

低温共烧陶瓷

(1)微晶玻璃系材料;

(2)玻璃+陶瓷复合系材料;

(3)非晶玻璃系材料

银、金 、铜、钯-银等

950℃以下

(1)导电率较高;

(2)制作成本较低;

(3)有较小的热膨胀系数和介电常数且介电常数易调整;

(4)有优良的高频性能;

(5)由于烧结温度低,可内封一些元件

(1)机械强度低;

(2)散热系数低;

(3)材料成本较高;

应用:

集成电路封装、多芯片模(MCM)、微电子机械系统(MEMS)、电感、电容、变压器、天线的制造。LTCC滤波器、分频器、耦合器、巴伦器、双工器、三工器和LTCC天线等。

三、HTCC技术的应用

高温共烧陶瓷产品主要有陶瓷多层基板、陶瓷封装管壳、UVLED支架、VCSEL支架、各类加热片、散热电桥等,主要用于微波器件封装、大规模集成电路封装、混合集成电路封装、光电器件封装、SMD封装、LED芯片封装、半导体封装等多个封装领域。HTCC陶瓷基板烧结温度高,可以与可伐合金等金属材料进行一体化烧结,制成HTCC封装外壳,大大节约了布线空间。

一文了解高温共烧陶瓷HTCC技术

图  HTCC产品,来源:湘瓷科艺
由于高温共烧陶瓷HTCC具有结构强度高、热导率高、化学稳定性好和布线密度高等优点,在热稳定性要求更高、高温挥发性气体要求更小、密封性要求更高的发热及封装领域得到了广泛的应用。

HTCC相关企业国外有:京瓷、丸和、NGK、肖特、AdTech、StratEdge等;国内有:佳利电子、艾森达(湘瓷科艺)、合肥伊丰、航科创星、博为光电、淮瓷科技、瓷金科技、中电科43所、河北中瓷、福建闽航、宜兴电子器件总厂、陕西欣龙、浙江东瓷、江西创科、艾福电子、成都旭瓷、宏科电子、振华云科、六安鸿安信、武汉凡谷、灿勤科技、立江电子等等。

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):一文了解高温共烧陶瓷HTCC技术

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