第四章微電子封裝的基板技術(shù)(1)

1、 3.1概論概論 3.2按封裝材料、封裝器件、封裝結(jié)構(gòu)分類按封裝材料、封裝器件、封裝結(jié)構(gòu)分類 3.2.1金屬封裝金屬封裝(M) 3.2.2塑料封裝塑料封裝(P) 3.2.3陶瓷封裝陶瓷封裝 (C) 3.3按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類按封裝的外形、尺寸、結(jié)構(gòu)分類 4.1 概論概論 4.2 基板分類基板分類 4.3 有機(jī)基板有機(jī)基板 4.4 陶瓷基板陶瓷基板 4.5 低溫共燒陶瓷基板低溫共燒陶瓷基板 4.6 其他類型的無機(jī)基板其他類型的無機(jī)基板 4.7 復(fù)合基板復(fù)合基板 基板基板是實(shí)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)元器件功能化、組件化的一個平臺元器件功能化、組件化的一個平臺，是，是微電子封裝的重要環(huán)節(jié)。隨著集成電路芯片技

2、術(shù)和組微電子封裝的重要環(huán)節(jié)。隨著集成電路芯片技術(shù)和組裝技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，對基板技術(shù)性能方面的要求也越裝技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，對基板技術(shù)性能方面的要求也越來越高。因此，基板技術(shù)將面臨來自來越高。因此，基板技術(shù)將面臨來自三個不同方面三個不同方面的的挑戰(zhàn)：挑戰(zhàn)：(1)微電子芯片發(fā)展的要求微電子芯片發(fā)展的要求，即大面積化、針腳四邊引出，即大面積化、針腳四邊引出和表面貼裝化、引腳陣列化和引腳間距密度化；和表面貼裝化、引腳陣列化和引腳間距密度化；(2)元器件發(fā)展的要求元器件發(fā)展的要求，即無引線化、小型化、片式化和，即無引線化、小型化、片式化和集成化都需要與基板一起設(shè)計和制造并制成埋入式結(jié)構(gòu)；集成化都需要與基板一起

3、設(shè)計和制造并制成埋入式結(jié)構(gòu)；(3)MEMS應(yīng)用方面的要求應(yīng)用方面的要求，布線高密度化、層間互聯(lián)精，布線高密度化、層間互聯(lián)精細(xì)化、結(jié)構(gòu)的三維化細(xì)化、結(jié)構(gòu)的三維化/立體化。立體化。(4)應(yīng)用環(huán)境的要求應(yīng)用環(huán)境的要求. 4.1概論概論 為了能保持為了能保持芯片和器件的固有性能芯片和器件的固有性能，不引起信號傳，不引起信號傳輸性能的惡化，需要認(rèn)真輸性能的惡化，需要認(rèn)真選擇基板材料，精心設(shè)計布選擇基板材料，精心設(shè)計布線圖形線圖形。因此，基板選擇與設(shè)計時需要重點(diǎn)考慮。因此，基板選擇與設(shè)計時需要重點(diǎn)考慮基板基板的材料參數(shù)的材料參數(shù)、電參數(shù)電參數(shù)、熱參數(shù)熱參數(shù)和和結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)等，具體體等，具體體現(xiàn)在以下方

4、面：現(xiàn)在以下方面：(1)材料參數(shù)方面材料參數(shù)方面：介電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等重：介電常數(shù)、熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等重要參數(shù)；要參數(shù)；(2)在結(jié)構(gòu)方面在結(jié)構(gòu)方面：實(shí)現(xiàn)布線圖形的精細(xì)化、層間互連小孔：實(shí)現(xiàn)布線圖形的精細(xì)化、層間互連小孔徑化和電氣參數(shù)最優(yōu)化；徑化和電氣參數(shù)最優(yōu)化；(3)在熱性能方面在熱性能方面：重點(diǎn)考慮耐熱性、與：重點(diǎn)考慮耐熱性、與Si等芯片材料的熱等芯片材料的熱匹配匹配 和系統(tǒng)的良好導(dǎo)熱性；和系統(tǒng)的良好導(dǎo)熱性； (4)電參數(shù)方面電參數(shù)方面： a. 減小信號傳輸延遲時間減小信號傳輸延遲時間Tpd， b. 系統(tǒng)內(nèi)部特性阻抗的匹配；系統(tǒng)內(nèi)部特性阻抗的匹配； C. 降低降低L、C和和R等的

5、寄生效應(yīng)等的寄生效應(yīng)，使引線間距最短化，使用，使引線間距最短化，使用 低磁導(dǎo)率的導(dǎo)體材料、低介電常數(shù)的基板材料等；低磁導(dǎo)率的導(dǎo)體材料、低介電常數(shù)的基板材料等； d. 降低交調(diào)噪聲降低交調(diào)噪聲，要盡量避免信號線之間距離太近和平，要盡量避免信號線之間距離太近和平 行布置，同時為了減小此影響，應(yīng)選用低介電常數(shù)的基板行布置，同時為了減小此影響，應(yīng)選用低介電常數(shù)的基板 材料；材料； e.電路圖形設(shè)計要考慮到防止信號發(fā)射噪聲。電路圖形設(shè)計要考慮到防止信號發(fā)射噪聲。cTrpd/上述要求反映到基板材料及結(jié)構(gòu)上，主要體現(xiàn)在：上述要求反映到基板材料及結(jié)構(gòu)上，主要體現(xiàn)在：u精細(xì)化的布線圖形精細(xì)化的布線圖形u小孔徑的

6、層間互連孔小孔徑的層間互連孔u(yù)多層布線以實(shí)現(xiàn)布線最短多層布線以實(shí)現(xiàn)布線最短u低介電常數(shù)的基板材料低介電常數(shù)的基板材料u特性阻抗匹配以及防止噪聲的圖形布置特性阻抗匹配以及防止噪聲的圖形布置4.2 封裝基板的分類封裝基板的分類 在人們的印象中，在人們的印象中，PCB(printed circuit board:印刷電路板印刷電路板)無非就是使無非就是使絕緣體和導(dǎo)體絕緣體和導(dǎo)體組合，能實(shí)組合，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)元器件和芯片搭載以及電氣連接元器件和芯片搭載以及電氣連接即可，并沒有什即可，并沒有什么特殊復(fù)雜之處。么特殊復(fù)雜之處。 實(shí)際上，實(shí)際上，PCB不僅種類繁多，而且涉及的材料不僅種類繁多，而且涉及的材料和工藝

7、多種多樣。因此，和工藝多種多樣。因此，PCB的分類方法很多，的分類方法很多，一般情況下可按照一般情況下可按照絕緣材料及其軟硬程度絕緣材料及其軟硬程度、導(dǎo)體材導(dǎo)體材料料、導(dǎo)體層數(shù)導(dǎo)體層數(shù)、Z方向的連接方式方向的連接方式來分類。來分類。 在微電子封裝中主要按照在微電子封裝中主要按照基板的基體材料基板的基體材料來分，可來分，可以分為三類：以分為三類： (1)有機(jī)基板有機(jī)基板：包括紙基板、玻璃布基板、復(fù)合：包括紙基板、玻璃布基板、復(fù)合 材料材料基板、環(huán)氧樹脂類、聚酯樹脂類、耐熱塑性基板和多基板、環(huán)氧樹脂類、聚酯樹脂類、耐熱塑性基板和多層基板等；層基板等； (2) 無機(jī)基板無機(jī)基板：包括金屬類基板、陶瓷

8、類基板、玻璃：包括金屬類基板、陶瓷類基板、玻璃類基板、硅基板和金剛石基板等；類基板、硅基板和金剛石基板等； (3) 復(fù)合基板復(fù)合基板：包括功能復(fù)合基板、結(jié)構(gòu)復(fù)合基板和：包括功能復(fù)合基板、結(jié)構(gòu)復(fù)合基板和材料復(fù)合基板等。材料復(fù)合基板等。4.3 有機(jī)基板有機(jī)基板 1. 概述概述 有機(jī)基板有機(jī)基板是指是指由絕緣隔熱、不易彎曲的有機(jī)材料由絕緣隔熱、不易彎曲的有機(jī)材料制成制成，并在表面制造金屬導(dǎo)線圖形，用來提供板上，并在表面制造金屬導(dǎo)線圖形，用來提供板上器件和芯片的電路連接或電磁屏蔽，具有器件和芯片的電路連接或電磁屏蔽，具有介電常數(shù)介電常數(shù)低、工藝簡單和成本低廉低、工藝簡單和成本低廉等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。 通常

9、采用的有機(jī)材料有通常采用的有機(jī)材料有FR-4環(huán)氧玻璃環(huán)氧玻璃、BT環(huán)氧環(huán)氧樹脂樹脂、聚酰亞胺和氰酸鹽脂聚酰亞胺和氰酸鹽脂等。等。 基板制作一般基板制作一般采用采用PCB工藝工藝，形成的基板叫，形成的基板叫印刷印刷電路板電路板。隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜，需要的器件和。隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜，需要的器件和芯片自然越來越多，芯片自然越來越多，PCB上的線路、器件和芯片也上的線路、器件和芯片也越來越密集，需要沒有器件和芯片的越來越密集，需要沒有器件和芯片的裸板裸板，這種裸，這種裸板常被稱為板常被稱為印刷線路板印刷線路板(printed wiring board: PWB)。 目前，國際封裝專業(yè)越來越多的

10、場合采用目前，國際封裝專業(yè)越來越多的場合采用PWB代替代替PCB。2. PWB制作方法制作方法 (1)電路的形成方法電路的形成方法 通用通用PWB的制造按照的制造按照表面金屬層制備方法表面金屬層制備方法不同不同分為：分為：加成法和減成法加成法和減成法兩類。兩類。 加成法加成法是指通過在絕緣板表面添加是指通過在絕緣板表面添加導(dǎo)電性材料導(dǎo)電性材料形成電路圖形的方法。在加成法中又可分為形成電路圖形的方法。在加成法中又可分為全加全加成法成法、半加成法半加成法和和部分加成法部分加成法。 減成法減成法是指在預(yù)覆銅箔的基材上通過是指在預(yù)覆銅箔的基材上通過化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕銅箔銅箔所形成的電路圖形的方法。作為主

11、流工藝的所形成的電路圖形的方法。作為主流工藝的減成法減成法又可分為又可分為全面電鍍法和圖形電鍍法全面電鍍法和圖形電鍍法。 (2)全面電鍍法工藝流程全面電鍍法工藝流程 全面電鍍法工藝如下：全面電鍍法工藝如下： a. 在雙面覆銅基板上鉆孔；在雙面覆銅基板上鉆孔； b. 表面觸媒處理后，在孔的內(nèi)壁化學(xué)鍍銅，實(shí)表面觸媒處理后，在孔的內(nèi)壁化學(xué)鍍銅，實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通；現(xiàn)電氣導(dǎo)通； c. 再全面電鍍一層銅膜；再全面電鍍一層銅膜； d. 涂光刻膠；涂光刻膠； e. 曝光、顯影；曝光、顯影； f. 刻蝕掉不需要的銅膜，去除光刻膠。刻蝕掉不需要的銅膜，去除光刻膠。 全面電鍍法工藝流程圖全面電鍍法工藝流程圖 (3)全面

12、電鍍法的優(yōu)缺點(diǎn)全面電鍍法的優(yōu)缺點(diǎn) (a)電鍍層均勻分布，不會發(fā)生由于導(dǎo)線不均勻而使電鍍層均勻分布，不會發(fā)生由于導(dǎo)線不均勻而使線路稀疏部電流集中的情況；線路稀疏部電流集中的情況； (b)不需要像圖形電鍍法那樣根據(jù)導(dǎo)電圖形的面積而不需要像圖形電鍍法那樣根據(jù)導(dǎo)電圖形的面積而進(jìn)行電鍍電流調(diào)整作業(yè)，適合批量生產(chǎn)，實(shí)際采用較進(jìn)行電鍍電流調(diào)整作業(yè)，適合批量生產(chǎn)，實(shí)際采用較多；多； (c)光刻形成刻蝕阻擋層，對光刻膠的性能要求也不光刻形成刻蝕阻擋層，對光刻膠的性能要求也不苛刻。苛刻。 (4)為減少水汽等有害氣體成分，封蓋工藝一般在氮為減少水汽等有害氣體成分，封蓋工藝一般在氮?dú)獾雀稍锉Ｗo(hù)氣氛下進(jìn)行。氣等干燥保護(hù)

13、氣氛下進(jìn)行。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：要刻蝕的銅膜較厚，不易制成高分辨率圖形：要刻蝕的銅膜較厚，不易制成高分辨率圖形(4)圖形電鍍工藝圖形電鍍工藝 圖形電鍍法也是基于基板鉆孔之后，表面觸媒處理圖形電鍍法也是基于基板鉆孔之后，表面觸媒處理和化學(xué)電鍍在孔中形成銅膜，實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。和化學(xué)電鍍在孔中形成銅膜，實(shí)現(xiàn)電氣導(dǎo)通。 與全面電鍍法不同之處在于，圖形電鍍法是通過在與全面電鍍法不同之處在于，圖形電鍍法是通過在不需要電路的部分涂敷光刻膠不需要電路的部分涂敷光刻膠，然后在，然后在電路部分鍍電路部分鍍銅和表面保護(hù)金屬層銅和表面保護(hù)金屬層，再，再剝離光刻膠剝離光刻膠、最后經(jīng)、最后經(jīng)刻蝕刻蝕來實(shí)現(xiàn)電路連接，制成來實(shí)現(xiàn)電路連

14、接，制成PWB電路圖形。電路圖形。(5)圖形電鍍工藝優(yōu)缺點(diǎn)圖形電鍍工藝優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光刻膠形成電鍍阻擋層，側(cè)壁光滑、平直、：光刻膠形成電鍍阻擋層，側(cè)壁光滑、平直、線條規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化產(chǎn)品。線條規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化產(chǎn)品。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：對不同的電路圖形設(shè)計和面積的變化存在逐：對不同的電路圖形設(shè)計和面積的變化存在逐個對應(yīng)的問題，而且同一板面上鍍層厚度的一致性個對應(yīng)的問題，而且同一板面上鍍層厚度的一致性也較差。也較差。3. 有機(jī)基板的分類有機(jī)基板的分類 通用的有機(jī)基板按通用的有機(jī)基板按導(dǎo)體布線層數(shù)導(dǎo)體布線層數(shù)可分為：可分為：單面單面板板、雙面板雙面板和和多層板多層板。 單面板結(jié)構(gòu)圖單面板結(jié)構(gòu)圖(

15、1)單面板單面板 在最基本的在最基本的PCB上，上，器件集中在其中一面，導(dǎo)器件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面線則集中在另一面，由于導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，由于導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以就稱這種所以就稱這種PCB叫作單面板，如下圖所示：叫作單面板，如下圖所示： 由于單面板在設(shè)計線路上有由于單面板在設(shè)計線路上有許多嚴(yán)格的限制許多嚴(yán)格的限制(如布線如布線間不能交叉，必須繞獨(dú)自的路徑間不能交叉，必須繞獨(dú)自的路徑)，所以只有早期的電，所以只有早期的電路才使用這類板子。路才使用這類板子。(2)雙面板雙面板 在最基本的在最基本的PCB上，上，為增加電氣連接的靈活性，為增加電氣連接的靈活性，兩面都有金屬膜布

16、線的兩面都有金屬膜布線的，且，且兩面圖形通過過孔進(jìn)行兩面圖形通過過孔進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娐愤B接適當(dāng)?shù)碾娐愤B接的基板。的基板。雙面板結(jié)構(gòu)圖雙面板結(jié)構(gòu)圖(3)多層板多層板 由于高密度的發(fā)展，由于高密度的發(fā)展，PWB板布線密度不斷增大，板布線密度不斷增大，單層板和雙面板都不能滿足要求，為了單層板和雙面板都不能滿足要求，為了增加布線的增加布線的面積和靈活性面積和靈活性，現(xiàn)在大量采用，現(xiàn)在大量采用多層板技術(shù)多層板技術(shù)。 多層板多層板是指在是指在多片雙層板的每層板間放一層絕緣多片雙層板的每層板間放一層絕緣層層后粘牢在一起的基板。板子的層數(shù)就代表了有幾后粘牢在一起的基板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層，通常層

17、數(shù)是偶數(shù)。層獨(dú)立的布線層，通常層數(shù)是偶數(shù)。 為了滿足高密度互連要求，多層板不僅在表面，為了滿足高密度互連要求，多層板不僅在表面，而且在內(nèi)部也有導(dǎo)體互連，各層是通過過孔、而且在內(nèi)部也有導(dǎo)體互連，各層是通過過孔、盲孔盲孔和和埋孔埋孔實(shí)現(xiàn)電氣連接；實(shí)現(xiàn)電氣連接；盲孔盲孔實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)外層和其相鄰的內(nèi)外層和其相鄰的內(nèi)層的連接層的連接，埋孔埋孔實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)內(nèi)層任意層的電鍍孔連接內(nèi)層任意層的電鍍孔連接。4、特性、特性v單面板單面板特點(diǎn)：特點(diǎn)：v板厚板厚10-1-100mmv單面覆導(dǎo)體單面覆導(dǎo)體v以板厚以板厚1.6mm為主體，紙基厚度下限為主體，紙基厚度下限0.8mm使用材料：使用材料：v一般為酚醛紙、環(huán)氧樹脂紙一般

18、為酚醛紙、環(huán)氧樹脂紙v板厚板厚0.8以下的多采用玻璃環(huán)氧樹脂及其以下的多采用玻璃環(huán)氧樹脂及其他環(huán)氧樹脂系復(fù)合材料來制造，銅箔厚度一般他環(huán)氧樹脂系復(fù)合材料來制造，銅箔厚度一般為為35，特殊情況也有使用，特殊情況也有使用厚的厚的使用領(lǐng)域：使用領(lǐng)域：v、收音機(jī)等民用電子設(shè)備、收音機(jī)等民用電子設(shè)備v近年來采用得越來越少近年來采用得越來越少v雙面板雙面板特點(diǎn)：特點(diǎn)：v雙面覆導(dǎo)體雙面覆導(dǎo)體v厚常厚常10-1mm：正使用：正使用0.40.8mm薄型雙面薄型雙面PWB。為制作多。為制作多層，需要生產(chǎn)厚度甚至層，需要生產(chǎn)厚度甚至12層，特別是高多層到超多層多使用聚酰亞胺系層，特別是高多層到超多層多使用聚酰亞胺系

19、進(jìn)展進(jìn)展v有機(jī)系基板，有機(jī)系基板，50層層PWB已達(dá)實(shí)用化，板厚已達(dá)實(shí)用化，板厚7.5mmv48層層PWB的標(biāo)準(zhǔn)板厚為的標(biāo)準(zhǔn)板厚為1.6mmv0.8mm的薄型多層板發(fā)展很快的薄型多層板發(fā)展很快v每層大致為每層大致為0.1mm厚的應(yīng)用很多厚的應(yīng)用很多4.3 陶瓷基板陶瓷基板 陶瓷基板是指在陶瓷基板是指在陶瓷表面上制造金屬導(dǎo)線圖形陶瓷表面上制造金屬導(dǎo)線圖形，目的是為基板上的器件和芯片提供電路連接或電磁目的是為基板上的器件和芯片提供電路連接或電磁屏蔽。屏蔽。 與有機(jī)基板相比，陶瓷基板具有與有機(jī)基板相比，陶瓷基板具有耐熱性好、熱導(dǎo)耐熱性好、熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)適當(dāng)和微細(xì)化布線較容易率高、熱膨脹系數(shù)適當(dāng)

20、和微細(xì)化布線較容易等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 因此，陶瓷基板在基板技術(shù)中占有相當(dāng)重要的地因此，陶瓷基板在基板技術(shù)中占有相當(dāng)重要的地位，被廣泛應(yīng)用于位，被廣泛應(yīng)用于LSI封裝和混合電路封裝和混合電路中。中。 目前普遍使用的陶瓷基板材料主要有目前普遍使用的陶瓷基板材料主要有Al2O3、BeO、SiN、AlN和玻璃陶瓷和玻璃陶瓷等，可以分為以下兩類：等，可以分為以下兩類： (1)低介電常數(shù)類：低介電常數(shù)類： 如氧化鋁、玻璃陶瓷基板等，易于實(shí)現(xiàn)多層化，如氧化鋁、玻璃陶瓷基板等，易于實(shí)現(xiàn)多層化，主要用于高速器件封裝；主要用于高速器件封裝； (2)高散熱陶瓷類高散熱陶瓷類: 如氮化鋁、氧化鈹?shù)龋饕糜诠β势骷难b

21、如氮化鋁、氧化鈹?shù)?，主要用于功率器件的裝配。配。 陶瓷基板基本性能要求：陶瓷基板基本性能要求： (1)電性能要求：電性能要求：低介電常數(shù)、低介電損耗、高絕緣低介電常數(shù)、低介電損耗、高絕緣電阻、高絕緣擊穿電壓，以及高溫高濕性能穩(wěn)定；電阻、高絕緣擊穿電壓，以及高溫高濕性能穩(wěn)定； (2)熱性能要求：熱性能要求：高熱導(dǎo)率、良好散熱性、熱膨脹系高熱導(dǎo)率、良好散熱性、熱膨脹系數(shù)與待裝配器件匹配，以及優(yōu)秀的耐熱性能；數(shù)與待裝配器件匹配，以及優(yōu)秀的耐熱性能； (3)機(jī)械性能要求：機(jī)械性能要求：高機(jī)械強(qiáng)度、良好的可加工性能、高機(jī)械強(qiáng)度、良好的可加工性能、適合精細(xì)化和多層化制作工藝，以及表面光滑、變適合精細(xì)化和多

22、層化制作工藝，以及表面光滑、變形小、無彎曲和無微裂紋等；形小、無彎曲和無微裂紋等； (4)其他性能要求其他性能要求包括：包括： 化學(xué)穩(wěn)定性能好，易金屬化；無吸濕性；無毒性化學(xué)穩(wěn)定性能好，易金屬化；無吸濕性；無毒性和公害物質(zhì)；成本低廉。和公害物質(zhì)；成本低廉。 1. 陶瓷基板的制作方法陶瓷基板的制作方法 陶瓷燒成陶瓷燒成典型的成型方法典型的成型方法有有粉末壓制法粉末壓制法、擠壓擠壓成型法成型法、流延成型法流延成型法和和射出成型法射出成型法。其中。其中流延成流延成型法型法由于容易實(shí)現(xiàn)多層化且生產(chǎn)效率較高，近年由于容易實(shí)現(xiàn)多層化且生產(chǎn)效率較高，近年來在來在LSI封裝封裝和和混合集成電路用基板混合集成電

23、路用基板的制造中多被的制造中多被采用。采用。 流延成型法流延成型法是將是將原料粉末原料粉末與與粘合劑粘合劑、塑料劑塑料劑、溶劑溶劑及及分散劑分散劑球磨成懸浮好的球磨成懸浮好的漿料漿料，經(jīng)，經(jīng)真空脫泡真空脫泡后在刮刀的作用下在基帶上流延出連續(xù)、厚度均后在刮刀的作用下在基帶上流延出連續(xù)、厚度均勻的漿料層，干燥后形成一定可塑性的柔軟生瓷勻的漿料層，干燥后形成一定可塑性的柔軟生瓷片，經(jīng)片，經(jīng)定尺寸裁片定尺寸裁片、沖定位孔、排膠、燒結(jié)沖定位孔、排膠、燒結(jié)等工等工序獲得的陶瓷基片方法。序獲得的陶瓷基片方法。 流延法根據(jù)流延法根據(jù)不同的使用要求不同的使用要求，可按以下三條工藝路，可按以下三條工藝路線制取不同

24、類型的基板。線制取不同類型的基板。 (1) 疊片疊片熱壓熱壓脫脂脫脂基片燒成基片燒成形成電路圖形形成電路圖形電路燒成，在燒成的基片上可以用電路燒成，在燒成的基片上可以用厚膜法厚膜法或或薄膜法薄膜法形形成電路。成電路。 由于由于基片燒成和電路燒成分別進(jìn)行基片燒成和電路燒成分別進(jìn)行，工藝參數(shù)選擇，工藝參數(shù)選擇靈活，靈活，導(dǎo)體可以采用熔點(diǎn)較低的貴金屬導(dǎo)體可以采用熔點(diǎn)較低的貴金屬，對燒結(jié)氣氛，對燒結(jié)氣氛無特殊要求。一般的無特殊要求。一般的LSI封裝和混合集成電路封裝和混合集成電路多采用多采用這種陶瓷基板。這種陶瓷基板。 (2) 疊片疊片印刷電路圖形印刷電路圖形熱壓熱壓脫脂脫脂共燒，共燒， 由于采用陶瓷

25、基板和電路圖形共燒工藝由于采用陶瓷基板和電路圖形共燒工藝，當(dāng)陶瓷燒，當(dāng)陶瓷燒成較高的溫度時，成較高的溫度時，導(dǎo)體材料只能選用熔點(diǎn)高的難容金導(dǎo)體材料只能選用熔點(diǎn)高的難容金屬屬；為了防止其氧化，需要在氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣氛和氫；為了防止其氧化，需要在氮?dú)獾缺Ｗo(hù)性氣氛和氫等還原性氣氛中燒成。一般說來，等還原性氣氛中燒成。一般說來，燒成金屬的電阻率燒成金屬的電阻率也較高。也較高。 (3)印刷電路圖形印刷電路圖形疊層疊層熱壓熱壓脫脂脫脂共燒，共燒， 用以制作多層共燒基板，共燒條件與用以制作多層共燒基板，共燒條件與(2) 相同。這相同。這是目前多層陶瓷基板的主要制作方法之一。是目前多層陶瓷基板的主要制作方法之一

26、。陶瓷基板的制作工藝流程（流延法）陶瓷基板的制作工藝流程（流延法）2. 陶瓷基板的金屬化方法陶瓷基板的金屬化方法 陶瓷基板表面及內(nèi)部金屬化形成電路圖形陶瓷基板表面及內(nèi)部金屬化形成電路圖形，用，用于于元器件搭載及輸入、輸出端子的連接元器件搭載及輸入、輸出端子的連接等。通常陶等。通常陶瓷基板的金屬化方法有瓷基板的金屬化方法有厚膜法厚膜法、薄膜法薄膜法和和共燒法共燒法。 (1)厚膜法厚膜法 厚膜法厚膜法就是在陶瓷基板上通過就是在陶瓷基板上通過絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷形成形成導(dǎo)導(dǎo)體體(電路布線電路布線)及電阻及電阻等，經(jīng)燒結(jié)形成的電路和引線等，經(jīng)燒結(jié)形成的電路和引線接點(diǎn)等的制備方法。接點(diǎn)等的制備方法。 厚膜導(dǎo)

27、體漿料厚膜導(dǎo)體漿料一般由粒度為一般由粒度為1-5um的的金屬粉末金屬粉末，添加百分之幾的添加百分之幾的玻璃粘接玻璃粘接劑，再加劑，再加有機(jī)載體有機(jī)載體(包括包括有機(jī)溶劑、增稠劑和表面活性劑等有機(jī)溶劑、增稠劑和表面活性劑等)，經(jīng)，經(jīng)球磨球磨混煉混煉而成。而成。 (2)薄膜法薄膜法 薄膜法薄膜法就是就是采用真空蒸鍍采用真空蒸鍍、離子鍍離子鍍和和濺射鍍膜濺射鍍膜等等真空鍍膜法真空鍍膜法進(jìn)行金屬化的方法。進(jìn)行金屬化的方法。 這些氣相沉積法，原則上將這些氣相沉積法，原則上將任何金屬任何金屬都可以成都可以成膜，并且對任何基板都可以金屬化。通常，在多層膜，并且對任何基板都可以金屬化。通常，在多層結(jié)構(gòu)中，與結(jié)

28、構(gòu)中，與陶瓷基板相接觸的薄膜金屬陶瓷基板相接觸的薄膜金屬，一般選用，一般選用具有具有充分反應(yīng)性和結(jié)合力強(qiáng)的金屬充分反應(yīng)性和結(jié)合力強(qiáng)的金屬(如如Ti、Mo、W等等)。上層金屬上層金屬多選用多選用Cu、Au、Ag等電導(dǎo)率高、等電導(dǎo)率高、不易氧化、而且由熱膨脹系數(shù)不匹配造成的熱應(yīng)力不易氧化、而且由熱膨脹系數(shù)不匹配造成的熱應(yīng)力容易被緩解的延展性金屬。容易被緩解的延展性金屬。 (3)共燒法共燒法 共燒法共燒法就是就是在生瓷片上絲網(wǎng)印刷在生瓷片上絲網(wǎng)印刷Mo、W等難容等難容金屬的厚膜漿料，與基板一起脫脂燒成，使陶瓷與金屬的厚膜漿料，與基板一起脫脂燒成，使陶瓷與導(dǎo)體金屬燒成為一體的方法導(dǎo)體金屬燒成為一體的方

29、法。這種方法也適用于多。這種方法也適用于多層基板的制造。層基板的制造。 通常，在燒成后的陶瓷通常，在燒成后的陶瓷金屬復(fù)合體的金屬部金屬復(fù)合體的金屬部位，還要位，還要鍍鍍Ni等，以等，以便于便于LSI芯片引線鍵合及焊接芯片引線鍵合及焊接，或作輸入、輸出引腳和微球的焊接等?；蜃鬏斎?、輸出引腳和微球的焊接等。 目前，目前，LSI封裝及封裝及HIC用基板用基板，特別是，特別是多層電路多層電路基板基板，主要是用共燒方法來制造。，主要是用共燒方法來制造。 因此，共燒法具有如下特征：因此，共燒法具有如下特征： (a)可以形成微細(xì)的電路布線，容易實(shí)現(xiàn)多層化，可以形成微細(xì)的電路布線，容易實(shí)現(xiàn)多層化，從而能實(shí)現(xiàn)高

30、密度布線；從而能實(shí)現(xiàn)高密度布線； (b)由于絕緣體和導(dǎo)體作為一體化結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)由于絕緣體和導(dǎo)體作為一體化結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)氣密性封裝；氣密性封裝； (c)通過成分、成型壓力和燒結(jié)溫度的選擇，可以通過成分、成型壓力和燒結(jié)溫度的選擇，可以控制燒結(jié)收縮率?？刂茻Y(jié)收縮率。 3. 典型的陶瓷基板典型的陶瓷基板 陶瓷基板的種類很多，在微電子封裝中常用的主陶瓷基板的種類很多，在微電子封裝中常用的主要有要有氧化鋁氧化鋁、莫來石莫來石、氧化鈹氧化鈹、氮化鋁、碳化硅氮化鋁、碳化硅等等,接下面分別作詳細(xì)的介紹。接下面分別作詳細(xì)的介紹。 (1)氧化鋁氧化鋁 陶瓷基板中，氧化鋁陶瓷基板中，氧化鋁(Al2O3)基板基板價

31、格較低價格較低、綜綜合性能最好合性能最好、氣密性好氣密性好、可靠性高可靠性高，使用最多，主，使用最多，主要應(yīng)用于要應(yīng)用于HIC用基板用基板、LSI封裝用基板封裝用基板和和多層電路多層電路基板基板/復(fù)合基板復(fù)合基板，其加工技術(shù)一般采用疊層法成型。，其加工技術(shù)一般采用疊層法成型。 氧化鋁陶瓷熱導(dǎo)率氧化鋁陶瓷熱導(dǎo)率0.2W/(cm.K)，介電常數(shù)約為，介電常數(shù)約為10；目前無法適應(yīng)當(dāng)今集成電路的發(fā)展要求，必須；目前無法適應(yīng)當(dāng)今集成電路的發(fā)展要求，必須對其性能進(jìn)行改良。對其性能進(jìn)行改良。 (2)氮化鋁氮化鋁 氮化鋁基板的主要特點(diǎn)是氮化鋁基板的主要特點(diǎn)是熱導(dǎo)率高熱導(dǎo)率高，是氧化鋁的，是氧化鋁的10倍以上

32、，倍以上，熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)(CTE)與硅片相匹配與硅片相匹配，這對，這對大功率半導(dǎo)體芯片的封裝大功率半導(dǎo)體芯片的封裝以及以及高密度封裝高密度封裝無疑至關(guān)無疑至關(guān)重要，特別是作為重要，特別是作為MCM封裝的基板具有良好的應(yīng)封裝的基板具有良好的應(yīng)用前景。用前景。 氮化鋁同時也具有氮化鋁同時也具有高強(qiáng)度高強(qiáng)度、輕質(zhì)量密度輕質(zhì)量密度的優(yōu)點(diǎn)，的優(yōu)點(diǎn)，既可以流延成型又可以常壓燒結(jié)，工藝性好，已被既可以流延成型又可以常壓燒結(jié)，工藝性好，已被視為新一代視為新一代高密度、大功率電子封裝高密度、大功率電子封裝中理想的陶瓷中理想的陶瓷基板?；?。 (3)莫來石莫來石 莫來石莫來石(3Al2O32SiO2)是是A

33、l2O3-SiO2二元系中最二元系中最穩(wěn)定的晶相之一，兼有穩(wěn)定的晶相之一，兼有良好的化學(xué)穩(wěn)定性良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定性性、高頻電特性高頻電特性及及質(zhì)量輕質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 與氧化鋁相比，雖然機(jī)械強(qiáng)度和熱導(dǎo)率要低一與氧化鋁相比，雖然機(jī)械強(qiáng)度和熱導(dǎo)率要低一些，但其些，但其介電常數(shù)低介電常數(shù)低，因此可望能進(jìn)一步提高信號，因此可望能進(jìn)一步提高信號的傳輸速度。其的傳輸速度。其熱膨脹系數(shù)低熱膨脹系數(shù)低，可減小搭載，可減小搭載LSI的的熱應(yīng)力，而且與導(dǎo)體材料熱應(yīng)力，而且與導(dǎo)體材料Mo、W的熱膨脹系數(shù)的的熱膨脹系數(shù)的差也小，從而共燒時與導(dǎo)體間出現(xiàn)的應(yīng)力也低。差也小，從而共燒時與導(dǎo)體間出現(xiàn)的應(yīng)力也低。 (4)碳化硅碳化硅 碳化硅碳化硅SiC是強(qiáng)共價鍵化合物，硬度僅次于金剛是強(qiáng)共價鍵化合物，硬度僅次于金剛石、氮化硼，而且具有石、氮化硼，而且具有優(yōu)良的耐磨性、耐藥品性優(yōu)良的耐磨性、耐藥品性。與其他材料相比，與其他材料相比，熱擴(kuò)散系數(shù)大熱擴(kuò)散系數(shù)大，甚至比銅的還大，甚至比銅的還大，而且而且熱膨脹系數(shù)與熱膨脹系數(shù)與Si更接近更接近， 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：一是介電常數(shù)偏高，例如，在：一是介電常數(shù)偏高，例如，在1MHz時為時