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氧化铝基板制造技术详解!

23 2023-05-04
氧化铝陶瓷基板

一、A12O3陶瓷的基本性质。

  • 优良的机械强度;

  • 良好的导热特性,适用于高温环境;

  • 具有耐抗侵蚀和磨耗性;

  • 高电气绝缘特性。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;


二、A12O3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)、x(六方)、k(六方)、δ(四方)、θ(单斜)-A12O3等十多种变体;

  • 主要有a(三方)、b(六方)、g(四方)相;

  • a-A12O3为高温稳定相,工业上使用最多。


三、A12O3陶瓷的分类及性能

四、A12O3陶瓷原料生产

五、A12O3 陶瓷基板制作方法

1、A12O3陶瓷成型

  • 助烧剂:

厚膜用:A12O3-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A12O3颗粒长大(Cr2O3抑制MgO表面蒸发)。

  • 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:

1500-1600C°

  • 气氛

加湿H2、H2-N2、NH3的分解混合剂


2、A12O3陶瓷金属化

  • 共烧法

  • 厚膜法

  • 薄膜法

  • 难熔金属法

3、A12O3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-Mi法

  • Mo-Mn法(常用):以耐热金属Mo粉为主成分,易形成氧化物Mn为副成本,混合成浆料,涂布在表面已研磨、处理的A12O3基板表面,在加湿气氛高温烧结金属层。

Mn+H2O→Mno+H2

Mno+A12O3→MnO.A12O3

  • 此外,在表面电镀Ni、Au、Ag等,改善导体膜的焊接性能。

六、A12O3陶瓷基板的应用

(a)混合集成电路用基板

  • 厚膜混合IC用基板

表面粗糙度↑,价格↓,与布线导体结合力↑;口常用96wt%的A12O3基板。

  • 薄厚膜用混合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。


(1)LSI用基板

  • 同事烧成技术制作的LSI封装,气密性好、可靠性高;

  • 机械强度高、导热率高,在多端子、细引脚节距、高散热性等高密度封装中,A12O3作用重大。

(2)多层电路基板

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