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氮化鋁HTCC基板的特點及應用

氮化鋁基板

氮化鋁(AlN)陶瓷具有高熱導率、低介電常數、高強度、高硬度、無毒性、熱膨脹系數與Si相近等良好的物理性能,且具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性能,采用氮化鋁作為介質隔離材料制備的AlN多層布線共燒基板,是大功率模塊、大規(guī)模集成電路的理想散熱和封裝材料。

氮化鋁HTCC基板

一、氮化鋁共燒基板的制造工藝


氮化鋁高溫共燒多層基板(High Temperature Co-Fired Ceramic,HTCC)的制造工藝流程是在AlN粉中加入燒結助劑、添加劑等進行混合制成陶瓷漿料,通過流延成型工藝,制備出AlN生瓷片,將預先設計好的電路通過打孔、填空,印刷等方式用金屬漿料制作到生瓷片上,然后再經過疊層、高溫燒結等工藝最終制程高導熱高密度的陶瓷基板。主要制造流程如下圖所示:

AlN 多層陶瓷基板制造工藝流程

由于高導熱率的AlN陶瓷一般只能在高溫(1600℃以上)燒成,一般的貴金屬導體如Pd-Ag、Au等不適合作AlN的共燒導體,只能采用鎢W(熔點3400℃)、鉬Mo(熔點2623°C)等高熔點金屬作為AlN的共燒導體。鎢、鉬漿料的焊接性能差,需要在表層鍍鎳鈀金增加焊接能力,進行后續(xù)裝配。


高溫共燒是制作AlN多層陶瓷基板的關鍵工藝,對AlN多層陶瓷基板的平整性、金屬導體的附著性及方阻等影響很大。

二、氮化鋁共燒基板的應用領域


AlN多層陶瓷基板既具備傳統(tǒng)多層陶瓷基板三維集成的優(yōu)勢,同時又具有優(yōu)越的散熱性能,既可以對電路熱量進行快速耗散又可以提升封裝密度,同時還可以匹配半導體材料的熱膨脹系數。AlN多層陶瓷基板在高密度、大功率多芯片組件(MCM-Multichip Module,MCM)的封裝、LED封裝、光通信封裝以及MEMS封裝等方面具有廣泛的應用前景。

1.多芯片組件(MCM)


大規(guī)模集成電路的發(fā)展,對芯片之間的互連提出了更高的要求,高端電子系統(tǒng)中高密度封裝技術逐漸成為發(fā)展主流。多芯片組件是微電子封裝的高級形式,它是把裸芯片與微型元件組裝在同一個高密度布線基板上,組成能夠完成一定的功能的模塊甚至子系統(tǒng)。MCM還能夠實現電子系統(tǒng)的小型化、高密度化,是實現系統(tǒng)集成的重要途徑,在MCM中高密度布線的多層基板技術是實現高密度封裝的關鍵。

MCM-C

AlN是功率MCM首選的基板材料和封裝材料,在功率MCM中具有廣泛的應用前景。由于AlN熱膨脹系數與硅接近,使得AlN基板與Si之間產生的熱應力小,力學強度高,使用AlN做基板的MCM有高的可靠性,且AlN熱導率高、熱阻比氧化鋁低,所構成的組件往往可以不使用散熱片或其他冷卻結構,從而降低成本,減輕重量?,F在功率MCM產品中,已廣泛采用AlN多層陶瓷基板作封裝結構或散熱基板。


2.MEMS


在MEMS系統(tǒng)中,包括傳感器、執(zhí)行器和控制驅動電路等部分,它是微電子和微機械技術的集成。在MEMS中,各部分之間結構緊密,互相影響,電路部分發(fā)熱量達,機械運動部分十分脆弱,容易損壞,因此保證各部分間良好的信號傳輸,提供有效的保護措施是非常關鍵的,這對MEMS的封裝技術提出了更高的要求。

MEMS 封裝

采用AlN陶瓷制作的高密度封裝用多層布線共燒陶瓷基板能夠滿足MEMS對封裝的要求,是MEMS封裝的理想材料之一。

深圳市金瑞欣特種電路技術有限公司

金瑞欣——專業(yè)的陶瓷電路板制造商

通過公司研發(fā)團隊的不懈努力,現已成功研發(fā)微小孔板、高精密板、難度板、微型化板、圍壩板等,具備DPC、DBC、HTCC、LTCC等多種陶瓷生產技術,以便為更多需求的客戶服務,開拓列廣泛的市場。

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