三维陶瓷基板制备技术-高低温共烧陶瓷基板

最新推荐文章于 2025-09-07 16:15:40 发布

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为提高微电子器件的性能和可靠性，采用三维陶瓷基板进行封装，例如HTCC和LTCC。HTCC基板因其高温烧结特性，适合大功率及高温环境，但成本高，线路精度低。LTCC基板则通过降低烧结温度，提高线路层导电性，适用于高温、高湿和大电流应用，但热导率较低，且存在对位误差和收缩比例问题。

许多微电子器件 (如加速度计、陀螺仪、深紫外 LED 等) 芯片对空气、湿气、灰尘等非常敏感。如 LED 芯片理论上可工作 10 万小时以上，但水汽侵蚀会大大缩短其寿命 (甚至降低至几千小时)。
为了提高这些微电子器件性能 (特别是可靠性)，必须将其芯片封装在真空或保护气体中，实现气密封装 (芯片置于密闭腔体中，与外界氧气、湿气、灰尘等隔绝)。因此，必须首先制备含腔体 (围坝)结构的三维基板，满足封装应用需求。
目前，常见的三维陶瓷基板主要有：高/低温共烧陶瓷基板(High/Low Temperature Co-fired Ceramic Substrate， HTCC/LTCC) 、多层烧结三维陶瓷基板 (MultilayerSintering Ceramic Substrate，MSC)、直接粘接三维陶瓷基板 (Direct Adhere Ceramic Substrate，DAC)、多层镀铜三维陶瓷基板(Multilayer Plated Ceramic Substrate，MPC) 以及直接成型三维陶瓷基板(Direct Molding Ceramic Substrate，DMC) 等。
在这里插入图片描述
高/低温共烧陶瓷基板 (HTCC/LTCC)
HTCC 基板制备过程中先将陶瓷粉 (Al2O3 或 AlN) 加入有机黏结剂，混合均匀后成为膏状陶瓷浆料，接着利用刮刀将陶瓷浆料刮成片状，再通过干燥工艺使片状浆料形成生胚；然后根据线路层设计钻导通孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，最后将各生胚层叠加，置于高温炉 (1600°C) 中烧结而成。
由于 HTCC 基板制备工艺温度高，因此导电金属选择受限，只能采用熔点高但导电性较差的金属 (如 W、Mo 及 Mn 等)，制作成本较高。
此外，受到丝网印刷工艺限制，HTCC 基板线路精度较差，难以满足高精度封装需求。但 HTCC 基板具有较高机械强度和热导率 [20 W/(m·K) ~ 200 W/(m·K)]，物化性能稳