《陶瓷基板制造技术》PPT课件

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1、第一节陶瓷基板概论1、陶瓷基板具备条件2、陶瓷基板的制造方法3、流延成型工艺4、陶瓷基板的金属化第二节各类陶瓷基板1、氧化铝基板2、莫来石基板3、氮化铝基板4、碳化硅基板5、氧化铍基板1第三章陶瓷基板制造技术1、氧化铝基板（1）Al2O3陶瓷的基本性质优良的机械强度；良好导热特性，适用于高温环境；具有耐抗侵蚀和磨耗性；高电气绝缘特性。2良好表面特性，提供优异平面度与平坦度；抗震效果佳；低曲翘度；高温环境下稳定性佳；可加工成各种复杂形状。3（2）Al2O3晶体结构具有多种同质异晶体;a(三方)、b(六方)、g(四方)、h(等轴)、r(晶系未定)、χ(六方)、κ(六方)、δ(四方)、θ(

2、单斜)-Al2O3等10多种变体；主要有a(三方)、b(六方)、g(四方)相；a-Al2O3为高温稳定相，工业上使用最多。4a-Al2O3Al3+与O2-之间为强固的离子键；O2-阴离子近似于密排六方排列；Al3+阳离子占据了2/3的八面体空隙位置，即每个Al3+位于6个O2-构成的八面体的中心;a-Al2O3结构的填充极为密实，其物理性能，化学性能稳定，具有密度高、机械强度大等特性。5（3）Al2O3陶瓷的分类及性能6按含量来分：高铝瓷：>85%刚玉瓷：>99%白色紫色黑色99瓷：~99%95瓷：~95%90瓷：~90%按颜色来分：7（4）Al2O3陶瓷原料生产8Buyer法铝矾土

3、铝酸苏打溶液成核剂水铝矿过滤、煅烧、脱水a-Al2O31100-1200ºCAl2O3·3H2ONaOHaq.（5）Al2O3陶瓷基板制作方法(a)Al2O3陶瓷成型助烧剂厚膜用：Al2O3-SiO2-MgO、CaO，提高金属化层的浸润性；薄膜用：0.2w%MgO,得到密度高、表面平滑基板，MgO抑制烧成时Al2O3颗粒长大（Cr2O3抑制MgO表面蒸发）。910粘结剂：PVB(聚乙烯醇聚丁醛树脂）分散剂：DBP（邻苯二甲酸二丁酯）、鱼油、合成油烧成温度：1500-1600ºC气氛：加湿H2、H2-N2、NH3的分解混合气11(b)Al2O3陶瓷金属化共烧法厚膜法薄膜法难熔金属法难熔

4、金属法厚膜法薄膜法共烧法12(c)Al2O3基板表面金属化—难熔金属法1938年德利风根（德）、西门子公司Mo法、Mo-Mn法、Mo-Ti法Mo-Mn法（常用）:以耐热金属Mo粉为主成分，易形成氧化物Mn为副成分，混合成浆料，涂布在表面已研磨、处理的Al2O3基板表面，在加湿气氛高温烧成金属层。Mn+H2OMnO+H2MnO+Al2O3MnO·Al2O3此外，在表面电镀Ni、Au、Ag等，改善导体膜的焊接性能。13MnO-Al2O3系相图14中间层（MnO·Al2O3）Mo-Mn焊料Ni电镀层Al2O3基板经Mo-Mn法处理的Al2O3基板焊接截面结构15（6）Al2O3陶瓷基板

5、的应用(a)混合集成电路用基板16Al2O3%①抗弯强度/10M②热导率/(W/m·K)③绝缘耐压/(kV/mm)④r⑤莫氏硬度⑥表观密度/(103kg/m3)⑦弹性模量/105MPa⑧比热容/(10-1kcal/kg·ºC)⑨tan/10-417厚膜混合IC用基板表面粗糙度，价格、与布线导体结合力;常用96wt%的Al2O3基板。薄厚膜混合IC用基板厚度几百nm以下，薄膜的物理性能、电气性能受表面粗糙度影响很大;保证表面平滑，表面被覆玻璃釉（几十微米）。薄膜混合IC用基板纯度99%以上，表面粗糙度小18(b)LSI用基板同时烧成技术制作的LSI封装，气密性好、可靠性高；

6、机械强度高、热导率高，在多端子、细引脚节距、高散热性等高密度封装中，Al2O3基板作用重大。19(c)多层电路基板IBM308X,TCM，基板：90mm×90mm,布线：共烧Mo；L：120m20NEC,100mm100mm,PI布线;PI介电常数低，提高信号传输速度。212、莫来石基板3Al2O3·2SiO2,是Al2O3-SiO2体系最稳定晶相之一；机械强度、热导率比Al2O3低；介电常数比Al2O3低，有利提高传输速度；制造、金属化方法与Al2O3基本相同；22日立公司开发莫来石用于多层电路板；导体层：W，44层233、氮化铝基板（1）AlN陶瓷性质热导率高（>Al2O3）热膨

7、胀系数与Si匹配(适用高密度封装、MCM)AlN晶体结构a=0.31nm;c=0.498nm;属六方晶系，是以【AlN4】四方体为结构单元的纤维矿型；共价键化合物；AIN晶体呈白色或灰色；常压下分解温度为2200～2450℃；理论密度为3.26g／cm3。2425(2)AlN的导热机理通过点阵或晶格振动，即借助晶格波或热波进行热传递;载热声子通过结构基元(原子、离子或分子)间进行相互制约、相互协调的振动来实现热的传递；如果晶体为具有完全理想结构的非弹性体，