第四章微电子封装基板技术.pptVIP

流延法根据不同的使用要求，可按以下三条工艺路线制取不同类型的基板。 (1) 叠片—热压—脱脂—基片烧成—形成电路图形—电路烧成，在烧成的基片上可以用厚膜法或薄膜法形成电路。 由于基片烧成和电路烧成分别进行，工艺参数选择灵活，导体可以采用熔点较低的贵金属，对烧结气氛无特殊要求。一般的LSI封装和混合集成电路多采用这种陶瓷基板。 (2) 叠片—印刷电路图形—热压—脱脂—共烧， 由于采用陶瓷基板和电路图形共烧工艺，当陶瓷烧成较高的温度时，导体材料只能选用熔点高的难容金属；为了防止其氧化，需要在氮气等保护性气氛和氢等还原性气氛中烧成。一般说来，烧成金属的电阻率也较高。 (3)印刷电路图形—叠层—热压—脱脂—共烧， 用以制作多层共烧基板，共烧条件与(2) 相同。这是目前多层陶瓷基板的主要制作方法之一。 陶瓷基板的制作工艺流程（流延法） 2. 陶瓷基板的金属化方法 陶瓷基板表面及内部金属化形成电路图形，用于元器件搭载及输入、输出端子的连接等。通常陶瓷基板的金属化方法有厚膜法、薄膜法和共烧法。 (1)厚膜法 厚膜法就是在陶瓷基板上通过丝网印刷形成导体(电路布线)及电阻等，经烧结形成的电路和引线接点等的制备方法。 厚膜导体浆料一般由粒度为1-5um的金属粉末，添加百分之几的玻璃粘接剂，再加有机载体(包括有机溶剂、增稠剂和表面活性剂等)，经球磨混炼而成。 (2)薄膜法 薄膜法就是采用真空蒸镀、离子镀和溅射镀膜等真空镀膜法进行金属化的方法。 这些气相沉积法，原则上将任何金属都可以成膜，并且对任何基板都可以金属化。通常，在多层结构中，与陶瓷基板相接触的薄膜金属，一般选用具有充分反应性和结合力强的金属(如Ti、Mo、W等)。上层金属多选用Cu、Au、Ag等电导率高、不易氧化、而且由热膨胀系数不匹配造成的热应力容易被缓解的延展性金属。 (3)共烧法 共烧法就是在生瓷片上丝网印刷Mo、W等难容金属的厚膜浆料，与基板一起脱脂烧成，使陶瓷与导体金属烧成为一体的方法。这种方法也适用于多层基板的制造。 通常，在烧成后的陶瓷—金属复合体的金属部位，还要镀Ni等，以便于LSI芯片引线键合及焊接，或作输入、输出引脚和微球的焊接等。 目前，LSI封装及HIC用基板，特别是多层电路基板，主要是用共烧方法来制造。 因此，共烧法具有如下特征： (a)可以形成微细的电路布线，容易实现多层化，从而能实现高密度布线； (b)由于绝缘体和导体作为一体化结构，可以实现气密性封装； (c)通过成分、成型压力和烧结温度的选择，可以控制烧结收缩率。 3. 典型的陶瓷基板 陶瓷基板的种类很多，在微电子封装中常用的主要有氧化铝、莫来石、氧化铍、氮化铝、碳化硅等,接下面分别作详细的介绍。 (1)氧化铝 陶瓷基板中，氧化铝(Al2O3)基板价格较低、综合性能最好、气密性好、可靠性高，使用最多，主要应用于HIC用基板、LSI封装用基板和多层电路基板/复合基板，其加工技术一般采用叠层法成型。 氧化铝陶瓷热导率0.2W/(cm.K)，介电常数约为10；目前无法适应当今集成电路的发展要求，必须对其性能进行改良。 (2)氮化铝 氮化铝基板的主要特点是热导率高，是氧化铝的10倍以上，热膨胀系数(CTE)与硅片相匹配，这对大功率半导体芯片的封装以及高密度封装无疑至关重要，特别是作为MCM封装的基板具有良好的应用前景。 氮化铝同时也具有高强度、轻质量密度的优点，既可以流延成型又可以常压烧结，工艺性好，已被视为新一代高密度、大功率电子封装中理想的陶瓷基板。 (3)莫来石 莫来石(3Al2O3·2SiO2)是Al2O3-SiO2二元系中最稳定的晶相之一，兼有良好的化学稳定性、热稳定性、高频电特性及质量轻等优点。 与氧化铝相比，虽然机械强度和热导率要低一些，但其介电常数低，因此可望能进一步提高信号的传输速度。其热膨胀系数低，可减小搭载LSI的热应力，而且与导体材料Mo、W的热膨胀系数的差也小，从而共烧时与导体间出现的应力也低。 (4)碳化硅 碳化硅SiC是强共价键化合物，硬度仅次于金刚石、氮化硼，而且具有优良的耐磨性、耐药品性。与其他材料相比，热扩散系数大，甚至比铜的还大，而且热膨胀系数与Si更接近， 缺点：一是介电常数偏高，例如，在1MHz时为40，在1GHz时为15；