多層陶瓷基板技術源于20世紀50年代末期美國無線電(RCA)公司開發,現行的基本工藝技術(用流延法的生片制造技術、過孔形成技術和多層疊層技術)在當時就已被應用。多層陶瓷基板技術分為高溫共燒陶瓷技術(HTCC,HighTemperature co-fired Ceramic)和低溫共燒陶瓷技術(LTCC,Low Temperature co-fired Ceramic)。本文將介紹HTCC技術及應用。
20世紀80年代初,IBM公司商業化的主計算機的電路板(基板:33層和100倒裝芯片粘結大規模集成電路器件)采用多層陶瓷基板技術,因為這些多層基板是用氧化鋁絕緣材料和導體材料(Mo、W、Mo-Mn)在1600℃的高溫下共燒的,故而成為高溫共燒陶瓷(HTCC),以區別于后來開發的低溫共燒陶瓷。
高溫共燒陶瓷HTCC通常采用金屬材料為鎢、鉬、錳等高熔點金屬,按照電路設計要求,印刷于氧化鋁/氮化鋁/莫來石(相對較少)陶瓷生坯上,然后多層疊合,在1650~1850℃的高溫下共燒成一體。
HTCC與低溫共燒陶瓷技術(LTCC)制程相比較,二者陶瓷共燒溫度、材料以及金屬漿料選型有顯著差別,此外,在燒結制程中,LTCC通常在空氣氣氛下共燒,而HTCC采用氫氣氣氛,保護W、Mo金屬漿料不被氧化。
高溫共燒陶瓷產品主要有陶瓷多層基板、陶瓷封裝管殼、UVLED支架、VCSEL支架、各類加熱片、散熱電橋等,主要用于微波器件封裝、大規模集成電路封裝、混合集成電路封裝、光電器件封裝、SMD封裝、LED芯片封裝、半導體封裝等多個封裝領域。HTCC陶瓷基板燒結溫度高,可以與可伐合金等金屬材料進行一體化燒結,制成HTCC封裝外殼,大大節約了布線空間。
由于高溫共燒陶瓷HTCC具有結構強度高、熱導率高、化學穩定性好和布線密度高等優點,在熱穩定性要求更高、高溫揮發性氣體要求更小、密封性要求更高的發熱及封裝領域得到了廣泛的應用。
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