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陶瓷基板封装工艺集专业版

一、陶瓷基片材料

目前,常用电子封装陶瓷基片材料包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、氧化铍(BeO)等。下面分别介绍其性能与技术特点。

1、氧化铝

氧化铝陶瓷呈白色,热导率为20-30W/(m·K),25°C~200°C温度范围内热膨胀系数为7.0×10-6/°C~8.0×10-6/°C,弹性模量约为300GPa,抗弯强度为300MPa~400MPa,介电常数为10。氧化铝陶瓷具有原料来源丰富、价格低廉、绝缘性高、耐热冲击、抗化学腐蚀及机械强度高等优点,是一种综合性能较好的陶瓷基片材料,占陶瓷基片材料总量的80%以上。但由于其热导率相对较低(99%氧化铝热导率约为30W/(m·K),热膨胀系数较高,一般应用在汽车电子、半导体照明、电气设备等领域。

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深色氧化铝陶瓷封装基板

氧化铝陶瓷基片成型方法主要有轧膜法、流延法和凝胶注膜法等。其中后两种方法采用去离子水代替有机溶剂,既可降低成本,也有利于环保,是Al2O3陶瓷片制备主要研究方向之一。

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白色氧化铝陶瓷封装基板


2、氮化铝

氮化铝材料呈灰白色,属于六方晶系,是以[AlN4]四面体为结构单元的纤锌矿型共价键化合物。该结构决定了其具有优良的热学、电学和力学性能。AlN陶瓷理论热导率可达320W/(m·K),其商用产品热导率一般为180W/(m·K)~260W/(m·K)[9],25°C~200°C温度范围内热膨胀系数为4×10-6/°C(与Si和GaAs等半导体芯片材料基本匹配),弹性模量为310GPa,抗弯强度为300MPa~340MPa,介电常数为8~10。

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氮化铝陶瓷基板

氮化铝陶瓷热导率为氧化铝陶瓷的6~8倍,但热膨胀系数只有其50%,此外还具有绝缘强度高、介电常数低、耐腐蚀性好等优势。除了成本较高外,氮化铝陶瓷综合性能均优于氧化铝陶瓷,是一种非常理想的电子封装基片材料,尤其适用于导热性能要求较高的领域。

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3、氮化硅陶瓷

Si3N4具有三种晶体结构,分别是α相、β相和γ相(其中α与β相是最常见形态),均为六方结构,其粉料与基片呈灰白色,如下图所示。Si3N4陶瓷基片弹性模量为320GPa,抗弯强度为920MPa,热膨胀系数仅为3.2×10-6/°C,介电常数为9.4,具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性高等优势。由于Si3N4陶瓷晶体结构复杂,对声子散射较大,因此早期研究认为其热导率低,如Si3N4轴承球、结构件等产品热导率只有15W/(m·K)~30W/(m·K)。

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TOSHIBA高导热氮化硅基板

后来科学家通过经典固体传输理论计算发现,Si3N4材料热导率低的主要原因与晶格内缺陷、杂质等有关,并预测其理论值最高可达320W/(m·K)。之后,许多科学家在提高Si3N4材料热导率方面出现了大量的研究,通过工艺优化,氮化硅陶瓷热导率不断提高,目前已突破177W/(m·K)。Si3N4陶瓷传热机制同样为声子传热。晶格中的杂质往往伴随着空位、位错等结构缺陷,降低了声子平均自由程,导致热导率降低,因此制备高纯粉体是制备高热导率Si3N4陶瓷的关键。

目在现有可作为基板材料使用的陶瓷材料中,Si3N4陶瓷抗弯强度高(大于800MPa),耐磨性好,是综合机械性能最好的陶瓷材料,同时其热膨胀系数最小,因而被认为是一种很有潜力的功率器件封装基片材料。但是其制备工艺复杂,成本较高,热导率偏低,主要适合应用于强度要求较高但散热要求不高的领域。

4、氧化铍

BeO材料密度低,具有纤锌矿型和强共价键结构,其粉末与基片均为白色(见下图)。BeO导热率是Al2O3的十几倍,适用于大功率电路,如纯度为99%的BeO陶瓷室温热导率可达310W/(m·K);其禁带宽度高达10.6eV,介电常数低至6.7,可用于高频电路;弹性模量为350GPa,抗弯强度为200MPa,具有良好的综合性能。BeO基板基本上采用干压法制作,此外也可在其中添加微量的MgO及Al2O3等利用生片法制作BeO基板。

但优秀的它还是有些不足之处的,由于BeO粉末的毒性,存在环境问题,在日本不允许生产BeO基板,只能从美国进口;BeO烧结温度高达1900°C以上,生产成本高;BeO热导率随着温度升高而降低,如在0°C~600°C温度范围内,BeO陶瓷平均热导率为206.67W/(m·K),但当温度升高到800°C时,其热导率降低为十分之一,上述原因限制了氧化铍的推广应用。

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氧化铍陶瓷基板

但在某些大功率、高频半导体器件以及航空电子设备和卫星通讯中,为了追求高导热和理想高频特性,仍在采用BeO陶瓷基片。目前,美国是全球主要的BeO陶瓷基板生产和消费国,福特和通用等汽车公司在点火装置中大量使用BeO陶瓷基板。

5、其他

除了上述陶瓷材料外,碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)等也都可作为陶瓷基片材料。其中,SiC单晶材料室温热导率可达490W/(m·K),但SiC多晶体热导率仅为67W/(m·K)。此外,SiC材料介电常数为40,是AlN陶瓷的4倍,限制了其高频应用。BN材料具有较好的综合性能,但作为基片材料,它没有突出优点,且价格昂贵,与半导体材料热膨胀系数也不匹配。

总体而言,陶瓷基板在功率器件封装中占据举足轻重的作用,是各国重点研发的关键电子材料。 陶瓷基板核心技术研发包括陶瓷粉料、陶瓷基片及陶瓷基板制备技术等都是非常值得我们关注的领域。但前文也有说,陶瓷基板由基片及金属线路层组成,因此,除了要知道陶瓷基片有啥材质,那如何做成板板呢?上文也为大家展示了部分已经金属化的陶瓷基板产品图片,下期小编与大家一起探讨一下各种不同类型的陶瓷基板的工艺路线,关注粉体圈,持续更新更多精彩文章哦。

以下为相关专业资料目录:

1、一种陶瓷封装基板的制作方法和陶瓷封装基板

      [摘要]  本套资料实施例公开了一种陶瓷封装基板的制作方法和陶瓷封装基板,其中所述方法包括在预处理过的陶瓷基板上制作导电膜层;在所述导电膜层上制作掩膜层;根据预设的电路图形对所述掩膜层和所述导电膜层进行图形化处理,并得到图形化的电路基层;对所述图形化的电路基层进行全板电镀处理,将所述电路基层的金属膜层加厚;去除非图形化部分的所述导电膜层和所述掩膜层。本套资料使得陶瓷封装基板的制作工艺流程更优化,工序更为简单,成本投入更低。

2、LED封装用陶瓷基板

      [摘要]  本套资料提供了一种LED封装用陶瓷基板,所述反光杯侧壁与底部的夹角范围为90°≤A≤180°,且所述基板上用于安装LED的发光面白度≥70,更佳为≥85,最佳为≥88;所述基板采用陶瓷或玻璃制成。本套资料具有如下优点:采用陶瓷或者玻璃制成的高白度基板后,可以减少传统的LED金属底座上的反光层制作工序,既简化了生产工艺,可以大大节省生产成本,有利于大批量的工业化生产,同时可以采用预制的方式直接生产底座,由于底座的白度提高后,且将反光杯侧壁与底部的夹角范围设置为90°≤A≤180°,LED芯片的取光效率将大大提升,因此可以大大减少光能转化为热能的损耗,因此其散热性能也将大大提高,用其制成的LED灯其安全性能好,不导电,不易碎,使用寿命也大大提高。

3、陶瓷CSP封装基板结构

      [摘要]  本套资料涉及一种陶瓷CSP封装基板结构,包括第一线路层、中间层及第二线路层;所述第一线路层包括第一基板,所述第一基板上设有若干第一通孔;所述中间层包括第二基板,所述第二基板上设有若干第二通孔;所述第二线路层包括第三基板、设置于所述第三基板上的信号盘及屏蔽片;所述第三基板上设有若干第三通孔,所述第三通孔与所述第二通孔呈错位设置。上述陶瓷CSP封装基板结构,第一通孔、第二通孔与第三通孔呈错位设置,可防止焊接漏锡,保证焊接的气密性和稳定性;信号盘采用三极性设置,能适用于差分信号传输与非差分信号传输,并在信号盘的周围设置大片的屏蔽片,增强抗干扰能力,确保信号传输的稳定性。

4、LED封装用镀陶瓷层基板

      [摘要]  本套资料提供了一种LED封装用镀陶瓷层基板,所述基板上用于安装反光杯和LED芯片的发光面镀有一陶瓷层,所述陶瓷层的白度≥70,更佳为≥85,最佳为≥88。所述基板可以采用金属或塑料制成。本套资料具有如下优点:采用镀上陶瓷层制成的高白度基板后,可以减少传统的LED金属底座上的反光层制作工序,既简化了生产工艺,可以大大节省生产成本,有利于大批量的工业化生产,同时可以采用预制的方式直接生产底座,由于底座的白度提高后,LED芯片的取光效率将大大提升,因此可以大大减少光能转化为热能的损耗,因此其散热性能也将大大提高,用其制成的LED灯其安全性能好,不导电,不易碎使用寿命也大大提高。

5、一种陶瓷封装基板的制作方法和陶瓷封装基板

      [摘要]  本套资料实施例公开了一种陶瓷封装基板的制作方法和陶瓷封装基板,其中所述方法包括在预处理过的陶瓷基板上制作导电膜层;在所述导电膜层上制作掩膜层;根据预设的电路图形对所述掩膜层和所述导电膜层进行图形化处理,并得到图形化的电路基层;对所述图形化的电路基层进行全板电镀处理,将所述电路基层的金属膜层加厚;去除非图形化部分的所述导电膜层和所述掩膜层。本套资料使得陶瓷封装基板的制作工艺流程更优化,工序更为简单,成本投入更低。

6、叠层陶瓷介质CSP封装基板

      [摘要]  本套资料公开一种叠层陶瓷介质CSP封装基板,其采用层叠式结构电路层,并在电路层设置在陶瓷基体内,其结构为总参数设计的声表面波器件匹配网络结构。采用LTCC成型技术集成到同一陶瓷体中,然后利用900℃低温共烧而成,最后在陶瓷基板上下表面先镀镍后镀金。

7、一种制备高散热陶瓷封装基板的方法

      [摘要]  本套资料公开了一种制备高散热的陶瓷封装基板的方法,包括以下步骤:在清洗后的陶瓷基板上激光标刻形成金属化线路图案,获得厚度为0.5~30μm的混合物层,该混合物层由氧化物与单质金属构成;在金属化线路图案区域进行化学镀铜,形成厚度为0.1~50μm的粘结层;在粘结层上镀厚度为5~500μm的导电层;然后将陶瓷基板放入烧结炉进行烧结;最后对陶瓷基板进行表面处理,得到附着有光亮的金属导线的陶瓷封装基板。本套资料在陶瓷基板上直接制备导电线路,有效简化工艺流程,提高产品良率与可靠性,是一种低成本制备半导体器件封装基板的途径。

8、电子封装结构及其陶瓷基板

      [摘要]  本套资料公开一种电子封装结构及其陶瓷基板,该陶瓷基板包括:一具有相对的第一表面与第二表面的板体、设于该第一表面上的多个第一电性接触垫与一第一导热垫、设于该第二表面上的多个第二电性接触垫与一第二导热垫、设于该板体中并连通该第一与第二表面以电性连接各该第一与第二电性接触垫的多个导电柱、以及一设于该板体中并连通该第一与第二表面以接触结合该第一与第二导热垫的导热柱,又该导热柱的宽度大于或等于该导电柱的宽度,而该导热柱的宽度大于或等于300微米。本套资料的电子封装结构及其陶瓷基板,电子组件不会因过热而效能降低或损坏。

9、IC集成封装使用的陶瓷基板结构

      [摘要]  本套资料属于IC芯片封装技术领域,尤其涉及IC集成封装使用的陶瓷基板结构,基板内置蚀刻线路,LED发光芯片放置区、驱动芯片放置区、元件焊接放置区、接触点和电源均设置在基板上,LED发光芯片放置区内放置多个LED发光芯片,驱动芯片放置区放置有驱动芯片,电源通过桥式整流器经过蚀刻线路与驱动芯片连接,LED发光芯片放置区外设置导通线路区,元件焊接放置区为多个,每个焊接放置区的周边设置接触点,蚀刻线路连通元件焊接放置区,蚀刻线路汇总区连接地线。本套资料的有益效果:设计合理,可以适用于多种瓦数,有效的解决安装不同LED灯珠瓦数需配套导致不同陶瓷基板的情况,达到合理高效统一的目的,应用和安装简单方便。

10、一种基于陶瓷基板超材料的封装方法

      [摘要]  本套资料提供一种基于陶瓷基板超材料的封装方法,将制备好的多个超材料片层叠合在一起,将玻璃浆均匀涂覆在超材料片层之间的凹槽内,用激光辐照涂覆有玻璃浆的位置,玻璃浆短时间熔化后快速凝固完成多个超材料片层的封装;激光焊接技术能够快速、精确地辐照玻璃浆封装多片超材料片层,还可以避免陶瓷基板与玻璃的热膨胀性不匹配而造成的崩裂;并且由于玻璃浆的损耗比较低,封装后,超材料的损耗不会因为玻璃的损耗而损耗增大。

13、陶瓷封装件、集合基板及其制造方法

      [摘要]  本套资料的目的在于提供一种即使向小型轻量化发展,也能大大降低陶瓷封装件的输入输出电极用焊盘和作为GND电位的盖体之间的短路不良发生率的陶瓷封装件。包括1个或多个陶瓷层,可在其表面上粘接电子部件和盖体,设有用于通过密封部件而与盖体接合的密封用电极和与电子部件的输入输出电极和/或GND电极连接的焊盘的陶瓷层的表面以用于阻止密封部件流动的台阶侧壁为边界,分成配设了密封用电极的外侧部和配设了焊盘的内侧部,外侧部和内侧部中的一方相对于另一方突出。

14、多层陶瓷封装件、多层陶瓷基板及其制造方法

      [摘要]  本套资料公开了一种多层陶瓷封装件及其制造方法。用更小、更薄的金属接点或金属带来取代厚膜焊盘,以消除与大尺寸的接触焊盘相关的多种牵涉应力的失效模式。与采用锚固I/O焊盘的结构相比,金属带使得制造过程更为简单。引入了一单通孔,其与基板层上方中的多通孔进行电连接,用于提高信号网的可靠性,并通过降低寄生电容和漏电来适应于频率更高的应用场合。金属带的定向指向基板的中心。一旦已将内部金属带通孔改向较低局部中心距离点(distance-to-neutral points),仍在同一I/O俘获焊盘中,并指向基板的中心,然后将单通孔设置在最靠近基板中心的金属带端处。

15、LED陶瓷封装基板及其制备方法

      [摘要]  本公开提供一种LED陶瓷封装基板,包括:陶瓷基板,具有内焊盘;第一金属镀层,覆盖于所述陶瓷基板的LED芯片安装侧,且与所述内焊盘连接,所述第一金属镀层用于连接所述LED芯片并为所述LED芯片供电;以及第二金属镀层,覆盖于所述第一金属镀层上,所述第二金属镀层用于反射所述LED芯片发出的光。可实现能提供高稳定性的强光反射,提供了LED与基板之间的电学接触;可提供稳定的电互连的陶瓷基板,提高了与LED芯片良好的电连接的同时提高光提取效率。本公开还提供了一种用于制备LED陶瓷封装基板的LED陶瓷封装基板制备方法。

16、一种用于集成封装的陶瓷基板

      [摘要]  本套资料公开一种用于集成封装的陶瓷基板,本套资料以氮化铝、氮化硼、氧化铝和氧化铍作为主要原料,同时添加了玻璃烧结助剂、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂等添加剂,进一步优化了陶瓷基板的物化性能,根据GB/T?36133?2018,该用于集成封装的陶瓷基板的导热率为470W/(m·k)?495W/(m·k),切割设备通过上支撑板与下支撑板的配合旋转,可以将陶瓷基板切割呈六片,同时可以完成不同大小的陶瓷基板切割,切割高效,切割设备可以同时对两个陶瓷基板进行切割切割效率高,同时整个上料以及下料过程自动化,无需操作人员参与。

17、一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源

      [摘要]  本套资料公开了一种基于陶瓷基板封装大功率LED光源,包括灯座、陶瓷基板、双层膜片、LED芯片、金线、封装结构、散热机构、灯罩和固定座。陶瓷基板固定于灯座内部,陶瓷基板与灯座电连接,双层膜片覆于陶瓷基板远离灯座的一面,LED芯片均匀分布于双层膜片上,LED芯片间通过金线电连接,封装结构覆盖于陶瓷基板上,散热机构位于灯座内部,散热机构与陶瓷基板、灯座电连接,灯座与固定座相结合,灯罩与灯座相结合。封装结构包括围坝胶、荧光胶和透明胶,围坝胶设置于LED芯片两侧,荧光胶水平设置于围坝胶的中部位置,双层模片与围坝胶所围区域由透明胶所覆盖。散热机构包括热管散热器、热管,热管的一端与LED芯片接触,热管的另一端与热管散热器相连。

18、一种陶瓷基板封装的切割方法

      [摘要]  本套资料涉及一种陶瓷基板封装的切割方法,所述方法包括以下步骤:步骤一、在制作完成的陶瓷基板背面贴覆一层干膜;步骤二、在基板正面贴装芯片及其他器件,然后对芯片和基板正面进行塑封;步骤三、将基板背面再贴覆一层粘合性高的蓝膜;步骤四、对蓝膜正面封装的基板进行切割,形成单个封装产品;步骤五、照UV光,去除蓝膜粘性,将蓝膜取下;步骤六、曝光显影,将产品背面干膜去除。本套资料一种陶瓷基板封装的切割方法,它在陶瓷基板背面先压一层干膜,保证基板背面与蓝膜能够很好的粘合,最后通过显影将干膜去除,不仅可以有效避免切割工艺的基板破碎、产品掉落的情况,还可以防止在封装工艺过程中造成的背面手指划伤、污染等问题。

19、IC集成封装使用的陶瓷基板结构

      [摘要]  本套资料属于IC芯片封装技术领域,尤其涉及IC集成封装使用的陶瓷基板结构,基板内置蚀刻线路,LED发光芯片放置区、驱动芯片放置区、元件焊接放置区、接触点和电源均设置在基板上,LED发光芯片放置区内放置多个LED发光芯片,驱动芯片放置区放置有驱动芯片,电源通过桥式整流器经过蚀刻线路与驱动芯片连接,LED发光芯片放置区外设置导通线路区,元件焊接放置区为多个,每个焊接放置区的周边设置接触点,蚀刻线路连通元件焊接放置区,蚀刻线路汇总区连接地线。本套资料的有益效果:设计合理,可以适用于多种瓦数,有效的解决安装不同LED灯珠瓦数需配套导致不同陶瓷基板的情况,达到合理高效统一的目的,应用和安装简单方便。

20、电子封装结构及其陶瓷基板

      [摘要]  本套资料公开一种电子封装结构及其陶瓷基板,该陶瓷基板包括:一具有相对的第一表面与第二表面的板体、设于该第一表面上的多个第一电性接触垫与一第一导热垫、设于该第二表面上的多个第二电性接触垫与一第二导热垫、设于该板体中并连通该第一与第二表面以电性连接各该第一与第二电性接触垫的多个导电柱、以及一设于该板体中并连通该第一与第二表面以接触结合该第一与第二导热垫的导热柱,又该导热柱的宽度大于或等于该导电柱的宽度,而该导热柱的宽度大于或等于300微米。本套资料的电子封装结构及其陶瓷基板,电子组件不会因过热而效能降低或损坏。

21、一种在板上直接封装LED的陶瓷基板

      [摘要]  本套资料公开一种在板上直接封装LED的陶瓷基板,包括陶瓷基板、中功率正装芯片、电极、散热片,通过设计中功率正装芯片,以取代传统的大功率倒装芯片,由于中功率正装芯片耗能小,加之中功率正装芯片本身价格便宜,因此能够有效降低生产成本和使用成本;此外,由于陶瓷基板是一种反射率大于92%的氧化铝陶瓷板,靠陶瓷原有的亮面反光,相对于传统采用表面的银层反光而言,银在高压作用下易氧化发黑,反射率差,并且银材料价格高,造成生产成本居高不下,而采用氧化铝陶瓷板不存在上述弊端。

22、一种基于陶瓷基板超材料的封装方法

      [摘要]  本套资料提供一种基于陶瓷基板超材料的封装方法,将制备好的多个超材料片层叠合在一起,将玻璃浆均匀涂覆在超材料片层之间的凹槽内,用激光辐照涂覆有玻璃浆的位置,玻璃浆短时间熔化后快速凝固完成多个超材料片层的封装;激光焊接技术能够快速、精确地辐照玻璃浆封装多片超材料片层,还可以避免陶瓷基板与玻璃的热膨胀性不匹配而造成的崩裂;并且由于玻璃浆的损耗比较低,封装后,超材料的损耗不会因为玻璃的损耗而损耗增大。


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