陶瓷基板材料具有出色的导热性和气密性,因此广泛用于电力电子,电子封装,混合微电子和多芯片模块。
本文简要介绍了陶瓷基板的现状和未来发展。
1.塑料和陶瓷材料的比较。
塑料,尤其是环氧树脂,由于其相对良好的经济性,仍在整个电子市场中占据主导地位。
但是,高温,线性膨胀系数不匹配,气密性,稳定性,机械性能等许多特殊领域显然不合适,即使将大量有机溴化物添加到环氧树脂中也无济于事。
与塑料材料相比,陶瓷材料在电子工业中也起着重要作用。
它们具有高电阻,出色的高频特性,并具有高导热性,良好的化学稳定性,热稳定性和高熔点的优点。
在电子电路的设计和制造中非常需要这些特性。
因此,陶瓷被广泛用作不同厚膜,薄膜或电路的基材。
它们还可以用作绝缘体,并在对热性能有要求的电路中用作热传导路径。
制造各种电子零件。
2.各种陶瓷材料的比较2.1 Al2O3到目前为止,氧化铝基板是电子行业中最常用的基板材料,因为与大多数其他氧化物陶瓷相比,其机械,热和电性能,强度和化学稳定性很高,原料来源丰富,适用于各种技术制造和不同形状。
2.2 BeO 3具有比金属铝更高的导热率。
它用于要求高导热性的应用中,但温度超过300℃后温度会迅速下降。
最重要的是,其毒性限制了其自身的发展。
2.3 AlN AlN具有两个非常重要的特性:一个是高导热性,另一个是与Si匹配的膨胀系数。
缺点是即使表面上非常薄的氧化层也会对导热率产生影响。
只有严格控制材料和工艺,才能制造出一致的AlN衬底。
目前,我国大规模的AlN生产技术还不成熟。
与Al2O3相比,AlN的价格相对较高,这也是制约其发展的瓶颈。
基于上述原因,可以知道氧化铝陶瓷由于其优异的综合性能而在当前的微电子,功率电子,混合微电子,功率模块等领域仍处于领先地位。
3.陶瓷基板的制造很难制造高纯度的陶瓷基板。
大多数陶瓷具有较高的熔点和硬度,这限制了陶瓷加工的可能性。
因此,陶瓷基板经常掺杂有较低熔点的玻璃。
用于助熔剂或粘接剂,使最终产品易于机械加工。
Al2O3,BeO和AlN衬底的制备过程非常相似。
将基础材料磨成直径约为几微米的粉末,与不同的玻璃熔剂和粘合剂(包括粉状的MgO,CaO)混合,然后添加到混合物中。
将一些有机粘合剂和不同的增塑剂进行球磨以防止结块并使其组成均匀,形成生坯,最后进行高温烧结。
目前,主要有以下几种陶瓷成型方法:●滚轧将浆液喷涂在平坦的表面上,部分干燥以形成油灰状的薄片,然后将该薄片送入一对大的平行滚轴进行滚压研磨以获得厚度均匀的生坯。
●浇铸用锋利的刀片将浆液涂覆在移动的皮带上,以形成薄片。
与其他过程相比,这是一个低压过程。
●粉末压实将粉末烧结在硬质模具的型腔中,并施加很大的压力(约138MPa)。
尽管不均匀的压力可能导致过度的翘曲,但是通过该过程产生的烧结部件非常致密并且具有较小的公差。
●等静压粉末压实该过程使用水或甘油包围的模具,压力最高为69MPa。
压力更均匀,零件变形更少。
●挤出浆料通过模头挤出。
该方法中使用的浆料的粘度低,难以获得小的公差,但是该方法非常经济并且可以得到稀浆。