近年來，半導體器件沿著大功率化、高頻化、集成化的方向迅猛發展。半導體器件工作產生的熱量是引起半導體器件失效的關鍵因素，而絕緣基板的導熱性是影響整體半導體器件散熱的關鍵。相比于傳統的樹脂基片材料，陶瓷材料具有更優異的導熱性及力學性能，并具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點，是高端半導體器件，特別是大功率半導體器件基片用最佳材料。

在實際應用中陶瓷基板的平整度、表面粗糙度、尺寸穩定性等是影響基板后續制備覆銅、刻蝕電路的關鍵因素，這對基板成型工藝提出了很高的要求。此外，陶瓷基板屬于量大面廣的半導體基礎核心部件，其制造成本直接影響了其應用及市場競爭力，這也對成型方法提出了生產成本低、效率高的要求。由此可見，選擇合適的成型方法，是陶瓷基板質量及成本控制的關鍵。

本文將淺析目前陶瓷基板成型常用的流延成型、凝膠注模成型及新興的3D打印成型等工藝，并在總結幾種方法提點的基礎上，對陶瓷基板成型的未來發展及應用進行了展望。

陶瓷基板制備工藝流程

作為承載半導體芯片及其相互聯線的關鍵部件，陶瓷絕緣基板應具有以下性能:

● 良好的絕緣性和抗電擊穿能力；

● 高的熱導率：導熱性直接影響半導體期間的運行狀況和使用壽命；

● 熱膨脹系數與封裝內其他所用材料匹配；

● 表面光滑，厚度一致：便于在基片表面印刷電路，并確保的印刷電路的厚度均勻性。

陶瓷基板的制備與其他陶瓷部件一樣，其制備的包括混料、成型、燒結等基本步驟。特別地，由于陶瓷基板一般是1mm以下，甚至是0.3mm左右的超薄片體，成型和燒結都是制備的關鍵難點，而且燒結后還需整平、磨拋等環節。

陶瓷基板的流延成型

流延成型又稱為刮刀成型法、帶式澆筑法等，是目前薄膜或薄片狀材料最重要的成型方法。流延成型的特點有：

● 生產效率高，可連續操作，自動化水平高，工藝穩定，非常適合批量化生產；

● 坯體致密度較好，彈性及韌性好；

● 可實現坯體厚度控制；

● 可制備多層陶瓷電子器件。

陶瓷基板流延成型的基本流程為：流延漿料調配、真空除泡、流延、排膠等。其中獲得具有高固相含量并且年度適合的流延漿料是流延成型的關鍵。

流延成型根據溶劑種類分為非水基流延和水基流延兩種類型。其中非水基流延采用乙醇、甲苯、二甲苯等作為有機溶劑，粘結劑、增塑劑等有機添加劑的溶解度更好，且溶劑易揮發，因此更容易獲得質量良好的流延漿料，是流延工藝中普遍采用的溶劑體系。

非水基是目前流延批量化生產的主流溶劑體系，然而非水基溶劑體系的甲苯、二甲苯都是強致癌物，對于人員健康和環境保護具有不利影響，且有機溶劑成本較高，這些都是亟待解決的問題，因此目前以水為溶劑的水基流延成為了研究熱點。水基流延要解決的關鍵問題有：

● 水與陶瓷粉體要具有良好的表面潤濕性，且與粉末不發生反應；

● 水要與有機添加劑具有良好的相溶性；

● 通過分散劑等的優化，獲得流動性良好的流延漿料；

● 在流延過程中，通過流延工藝的調整，水可以及時排除并不會對基板坯體造成影響。

由于水的表面張力大，溶劑的表面張力越大，粉體顆粒越難以分散。為了獲得分散良好且穩定的水基流延漿料，關鍵是選取適合的分散劑。常用的分散劑分為無機電解質、表面活性劑、有機高聚物三類；分散機理主要有雙電層的靜電排斥穩定機理和高聚物大分子的空間位阻穩定機理。

此外由于水的極性大，具有很強的氫鍵，需要選擇極性與水相近的粘結劑。目前，水基流延體系較為常用的粘結劑主要有纖維素類、乙烯類和丙烯酸類乳液等幾種，最常用的水基流延粘結劑是聚乙烯醇（PVA)。

陶瓷基板的凝膠注模成型

凝膠注模成型是一種膠態成型工藝，目前已成為陶瓷材料濕法成型的重要方法。凝膠注模的介質一般分為水基和非水基體系，如叔丁醇等。其中水基凝膠注模具有成本低，環保等優點，缺點是干燥時，由于水的表面張力大，容易造成坯體的變形、開裂。凝膠注模用于基板成型目前少有批量化生產的實例，但相比流延成型，凝膠注模具有以下優點:

● 無需昂貴設備；

● 一般為水基，用水替代甲苯、二甲苯等有毒有機溶劑，并且添加的粘結劑少，環境友好；

● 有機添加劑少，容易燒除，排膠時間短，節能環保；

● 靈活方便實用性強，厚度范圍寬。

凝膠注模成型的基礎是依靠丙烯酰胺單體在交聯劑、催化劑的作用下發生聚合形成娘凝膠網絡結構，但是由于氧會阻礙丙烯酰胺單體聚合反應，因此單體聚合時與空氣接觸部分的陶瓷坯體干燥后表面會因為沒有聚合完全而產生破皮、剝落的現象，這種現象是凝膠注模成型特有的“氧阻聚”問題。如果為了克服氧阻聚，將樣品完全置于隨性氣氛中（氮氣或氫氣）或在真空中進行固化，顯然工藝復雜且成本高昂。

陶瓷基板3D打印成型

3D打印成型技術（3Dprintingtechnology）是目前最受關注的技術之一。3D打印“增材制造”的加工思想，擺脫模具對傳統成型的限制，在當今市場競爭日益激烈的情況下，3D打印成型可以實現頻繁的產品試制及改型，相比于傳統的加工方法具有不可比擬的優勢。

目前3D打印技術在陶瓷制備方面還處于探索研究階，但由于3D打印所具有天生的優勢，可以期待未來該方法為陶瓷成型帶來巨大變革。

結 語

對于半導體用陶瓷絕緣基板的批量化生產，成型方法是亟待突破的關鍵技術難點。由于基板厚度一般不足一毫米，無法采用傳統的干壓成型，目前基本都采用膠態成型方法，而其中流延法仍是及效率和成本優勢于一身的最廣泛的基板成型方案。凝膠注模、3D打印等新型膠態成型方法也擁有各自的特色優勢，隨著技術的進一步成熟，也將在某些基板成型領域得到更廣的應用。

以上就是諾一精密陶瓷關于“半導體用陶瓷絕緣基板成型方法淺析”的分享，部分內容來自網絡，旨在分享，僅供參考。

【工業陶瓷件加工定制廠家】認準諾一精密陶瓷，可提供氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硅陶瓷、陶瓷計量泵、陶瓷柱塞泵、陶瓷吸盤、陶瓷結構件、工業陶瓷件、半導體陶瓷備件、半導體陶瓷材料等精密陶瓷研發生產加工定制，可按需加工各類精密陶瓷板，棒，閥，管，環，塊，片，針，軸，螺桿，噴嘴，托盤，吸盤，柱塞，微孔陶瓷等不同形狀、工藝的精密陶瓷制品，歡迎您的咨詢。