1、第一節第一節 陶瓷基板概論陶瓷基板概論1、陶瓷基板具備條件、陶瓷基板具備條件2、陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板的制造方法3、流延成型工藝、流延成型工藝 4、陶瓷基板的金屬化、陶瓷基板的金屬化第二節第二節 各類陶瓷基板各類陶瓷基板1、氧化鋁基板、氧化鋁基板2、莫來石基板、莫來石基板3、氮化鋁基板、氮化鋁基板4、碳化硅基板、碳化硅基板5、氧化鈹基板、氧化鈹基板1第三章第三章 陶瓷基板制造技術陶瓷基板制造技術1、氧化鋁基板、氧化鋁基板（1）Al2O3陶瓷的基本性質陶瓷的基本性質l優良的機械強度；l良好導熱特性，適用于高溫環境；l具有耐抗侵蝕和磨耗性；l高電氣絕緣特性。2l良好表面特性，提供優異平面度與

2、平坦度；l抗震效果佳；l低曲翹度；l高溫環境下穩定性佳；l可加工成各種復雜形狀。3（2）Al2O3晶體結構晶體結構l具有多種同質異晶體; la(三方)、b(六方)、g(四方)、h(等軸)、r(晶系未定)、 (六方)、(六方)、(四方)、(單斜)-Al2O3等10多種變體；l主要有a(三方)、b(六方)、g(四方)相；la-Al2O3為高溫穩定相，工業上使用最多。4a a-Al2O3lAl3+與O2-之間為強固的離子鍵；lO2-陰離子近似于密排六方排列；lAl3+陽離子占據了2/3的八面體空隙位置，即每個Al3+位于6個O2-構成的八面體的中心;la-Al2O3結構的填充極為密實，其物理性能，化

3、學性能穩定， 具有密度高、機械強度大等特性。5（3）Al2O3 陶瓷的分類及性能陶瓷的分類及性能6l按含量含量來分： 高鋁瓷： 85%剛玉瓷： 99%白色紫色黑色99瓷：99%95瓷：95%90瓷：90%l按顏色顏色來分： 7（4）Al2O3 陶瓷原料生產陶瓷原料生產8Buyer法法鋁礬土鋁礬土 鋁酸蘇鋁酸蘇打溶液打溶液 成核劑水鋁礦水鋁礦 過濾、煅燒、脫水a a-Al2O3 1100-1200 CAl2O3 3H2ONaOH aq.（5）Al2O3 陶瓷基板制作方法陶瓷基板制作方法(a) Al2O3 陶瓷成型l助燒劑 厚膜用厚膜用：Al2O3-SiO2-MgO、CaO，提高金屬化層的浸潤性；

4、薄膜用薄膜用：0.2 w% MgO, 得到密度高、表面平滑基板，MgO抑制燒成時Al2O3顆粒長大（Cr2O3抑制MgO表面蒸發）。910l粘結劑： PVB(聚乙烯醇聚丁醛樹脂）l分散劑：DBP（鄰苯二甲酸二丁酯）、魚油、合成油l燒成溫度：1500-1600 Cl氣氛：加濕H2、H2-N2、NH3的分解混合氣11(b) Al2O3陶瓷金屬化l共燒法l厚膜法l薄膜法l難熔金屬法難熔金屬法厚膜法薄膜法共燒法12(c) Al2O3基板表面金屬化 難熔金屬法難熔金屬法l1938年德利風根（德）、西門子公司lMo法、Mo-Mn法、Mo-Ti法lMo-Mn法 （常用）: 以耐熱金屬Mo粉為主成分，易形成氧

5、化物Mn為副成分，混合成漿料，涂布在表面已研磨、處理的Al2O3基板表面，在加濕氣氛高溫燒成金屬層。Mn + H2O MnO + H2MnO + Al2O3 MnO Al2O3l此外，在表面電鍍Ni、Au、Ag等，改善導體膜的焊接性能。13MnO -Al2O3系相圖14中間層（MnO Al2O3）Mo-Mn焊料Ni電鍍層Al2O3基板經Mo-Mn法處理的Al2O3基板焊接截面結構15（6）Al2O3 陶瓷基板的應用陶瓷基板的應用(a) 混合集成電路用基板16Al2O3%抗彎強度/10M熱導率/(W/mK)絕緣耐壓/(kV/mm)r莫氏硬度表觀密度/(103kg/m3)彈性模量/105MPa比熱

6、容/(10-1kcal/kgC)tan/10-417l厚膜混合IC用基板表面粗糙度，價格 、與布線導體結合力;常用96wt%的Al2O3基板。l薄厚膜混合IC用基板厚度幾百nm以下，薄膜的物理性能、電氣性能受表面粗糙度影響很大;保證表面平滑，表面被覆玻璃釉（幾十微米）。l薄膜混合IC用基板純度99%以上，表面粗糙度小18(b) LSI用基板l同時燒成技術制作的LSI封裝，氣密性好、可靠性高；l機械強度高、熱導率高，在多端子、細引腳節距、高散熱性等高密度封裝中，Al2O3基板作用重大。19(c) 多層電路基板IBM308X, TCM， 基板：90mm 90mm,布線：共燒Mo； L：120 m2

7、0NEC, 100 mm 100mm, PI布線; PI介電常數低，提高信號傳輸速度。212、莫來石基板、莫來石基板l3Al2O3 2SiO2, 是Al2O3-SiO2體系最穩定晶相之一；l機械強度、熱導率比Al2O3低；l介電常數比Al2O3低，有利提高傳輸速度；l制造、金屬化方法與Al2O3基本相同；22日立公司開發莫來石用于多層電路板；導體層：W，44層233、氮化鋁基板、氮化鋁基板（1） AlN 陶瓷性質陶瓷性質l熱導率高（ Al2O3）l熱膨脹系數與Si匹配 (適用高密度封裝、MCM)AlNAlN晶體結構晶體結構la = 0.31 nm; c = 0.498 nm; l屬六方晶系，是

8、以【AlN4】四方體為結構單元的纖維礦型；l共價鍵化合物；lAIN晶體呈白色或灰色；l常壓下分解溫度為2 2002 450；l理論密度為3.26 gcm3。2425(2) AlN 的導熱機理的導熱機理l通過點陣或晶格振動，即借助晶格波或熱波進行熱傳遞;l載熱聲子通過結構基元(原子、離子或分子)間進行相互制約、相互協調的振動來實現熱的傳遞；l如果晶體為具有完全理想結構的非彈性體，則熱可以自由地由晶體的熱端不受任何干擾和散射向冷端傳遞，熱導率可以達到很高的數值；l熱導率主要由晶體缺陷和聲子自身對聲子散射控制。26lAlN的熱導率理論值：320 W(mK）；實際值： 銅1.1cm2/s);l熱膨脹系

9、數與Si更加接近;l缺點：缺點：介電常數高，不適用高頻電路板；絕緣耐壓差。46(2) 生產原料生產原料硅石硅石(SiO2) 升華暗綠色多晶SiCa a-SiC 2000C焦炭焦炭食鹽食鹽47(3) SiC基板的制造基板的制造真空熱壓法燒成（2100C）SiC不適合制作多層電子基板！48(4) SiC基板的應用基板的應用多用于耐壓性不成問題的低電壓電路及高散熱封裝的基板高速、高集成度邏輯LSI帶散熱結構封裝實例49505、氧化鈹、氧化鈹(BeO)基板基板(1) BeO基板的特性基板的特性lBeO基板的熱導率是Al2O3的十幾倍，適用于大功率電路；l介電常數低，又可適用高頻電路。5152(2) B

10、eO基板的制造基板的制造干壓法：l 成型后，300-600 C預燒，1500-1600 C燒成；l 燒成收縮小，尺寸精度好;l 打孔時，孔徑與孔距較難控制。l 問題：BeO粉塵有毒有毒，存在環境污染問題。第二節第二節 各類陶瓷基板各類陶瓷基板1 1、氧化鋁基板、氧化鋁基板 （1） Al2O3陶瓷的基本性質 （2） Al2O3晶體結構 （3） Al2O3 陶瓷的分類及性能 （4） Al2O3 陶瓷原料生產 （5） Al2O3 陶瓷基板制作方法 （6） Al2O3 陶瓷基板的應用 2 2、莫來石基板、莫來石基板3 3、氮化鋁基板、氮化鋁基板 (1) AlN 陶瓷性質 (2) AlN 的導熱機理(3) AlN 粉的制備(4) AlN 基板的