中國粉體網(wǎng)訊 隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，散熱問題已經(jīng)逐漸成為限制功率型電子產(chǎn)品朝著大功率與輕型化方向發(fā)展的瓶頸。對(duì)功率型電子器件而言，其封裝基板應(yīng)具有較高的導(dǎo)熱性、絕緣性與耐熱性，以及較高的強(qiáng)度和與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)。目前市面上常見的散熱基板以金屬基板(MCPCB)和陶瓷基板為主。MCPCB因受制于導(dǎo)熱絕緣層極低的導(dǎo)熱系數(shù)，已經(jīng)越來越難以適應(yīng)功率型電子元器件的發(fā)展要求。陶瓷基板作為新興的散熱材料，其導(dǎo)熱率與絕緣性等綜合性能是普通MCPCB所無法比擬的。
圖片來源：中電科四十三所
陶瓷基板一般用哪些陶瓷材料？
作為封裝基板，要求陶瓷基片材料具有如下性能：
(1)熱導(dǎo)率高，滿足器件散熱需求；
(2)耐熱性好，滿足功率器件高溫(大于200°C)應(yīng)用需求；
(3)熱膨脹系數(shù)匹配，與芯片材料熱膨脹系數(shù)匹配，降低封裝熱應(yīng)力；
(4)介電常數(shù)小，高頻特性好，降低器件信號(hào)傳輸時(shí)間，提高信號(hào)傳輸速率；
(5)機(jī)械強(qiáng)度高，滿足器件封裝與應(yīng)用過程中力學(xué)性能要求；
(6)耐腐蝕性好，能夠耐受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、沸水、有機(jī)溶液等侵蝕；
(7)結(jié)構(gòu)致密，滿足電子器件氣密封裝需求；
(8)其他性能要求，如對(duì)于光電器件應(yīng)用，還對(duì)陶瓷基片材料顏色、反光率等提出了要求。
目前，常用電子封裝陶瓷基片材料包括氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)、氧化鈹(BeO)、氮化硼（BN）等。由于Al2O3和AlN具有較好的綜合性能，兩者分別在低端和高端陶瓷基板市場占據(jù)主流，而Si3N4基板由于綜合性能突出，在高功率、大溫變電力電子器件(如IGBT)封裝領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
金屬化——陶瓷基板實(shí)際應(yīng)用的重要前提
對(duì)于陶瓷基板，我們需要通過其實(shí)現(xiàn)電氣連接。因此，陶瓷基板在燒結(jié)成型之后，需對(duì)其表面實(shí)施金屬化，然后通過影像轉(zhuǎn)移的方法完成表面圖形的制作。金屬化對(duì)陶瓷基板的制作而言是至關(guān)重要的一環(huán)，這是因?yàn)榻饘僭诟邷叵聦?duì)陶瓷表面的潤濕能力決定了金屬與陶瓷之間的結(jié)合力，良好的結(jié)合力是封裝性能穩(wěn)定性的重要保證。因此，如何在陶瓷表面實(shí)施金屬化并改善二者之間的結(jié)合力成為眾多科技人員研究的重點(diǎn)。
根據(jù)制備工藝及金屬化方法不同，現(xiàn)階段較普遍的陶瓷基板種類共有HIC、HTCC、LTCC、DBC、DPC和AMB等。不同工藝制備的陶瓷基板其性能有所差異，應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。HTCC/LTCC都屬于陶瓷與電路共燒工藝，對(duì)裝備和工藝要求較為嚴(yán)苛。而DBC、DPC和AMB則為國內(nèi)近幾年發(fā)展起來，且能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)化的專業(yè)技術(shù)。
半導(dǎo)體集成技術(shù)已經(jīng)成為對(duì)人類社會(huì)影響極為深遠(yuǎn)的重大技術(shù)創(chuàng)新之一，這一技術(shù)的迅猛發(fā)展使得人類進(jìn)入了今天這個(gè)高度信息化的社會(huì)。陶瓷基板材料以其優(yōu)良的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于功率電子、電子封裝、混合微電子與多芯片模塊等領(lǐng)域。另一方面，目前國內(nèi)的陶瓷基板技術(shù)整體落后，標(biāo)準(zhǔn)缺失，迫切需要加強(qiáng)核心技術(shù)與材料的研發(fā)力度，滿足飛速發(fā)展的市場需求。
在此背景下，中國粉體網(wǎng)將在山東濟(jì)南舉辦第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)，屆時(shí)，南京航空航天大學(xué)的傅仁利教授將帶來題為《微電子封裝用陶瓷基板及金屬化技術(shù)》的報(bào)告。在報(bào)告中，傅仁利教授將對(duì)近幾年發(fā)展起來的高性能陶瓷基板及其金屬化技術(shù)進(jìn)行分析和介紹。
專家介紹：
傅仁利，南京航空航天大學(xué)教授，主要從事白光LED用無機(jī)熒光材料、微電子封裝與基板材料、功率電子器件封裝基板及散熱技術(shù)和LTCC低介電常數(shù)基板材料等方面的研究和開發(fā)工作。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，其他國家級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)。獲得1999年度江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、2002年度廣東省優(yōu)秀新產(chǎn)品三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。2017年度江蘇省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。申請并授權(quán)國家發(fā)明專利10余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇。目前擔(dān)任中國硅酸鹽學(xué)會(huì)特種陶瓷分會(huì)理事；儀器儀表學(xué)會(huì)電子元器件關(guān)鍵材料與技術(shù)專委會(huì)常務(wù)委員；復(fù)合材料學(xué)會(huì)導(dǎo)熱材料專業(yè)委員會(huì)委員；《復(fù)合材料學(xué)報(bào)》第7屆和第8屆編委會(huì)委員；全國萬名優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師人才庫首批入庫導(dǎo)師。
參考來源：
[1]秦典成等.陶瓷基板表面金屬化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
[2]程浩等.電子封裝陶瓷基板
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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