陶瓷基板的現(xiàn)狀與發(fā)展分析

　　陶瓷基板材料以其優(yōu)良的導(dǎo)熱性和氣密性，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。本文簡(jiǎn)要介紹了目前陶瓷基板的現(xiàn)狀與以后的發(fā)展。

　　1、 塑料和陶瓷材料的比較

　　塑料尤其是環(huán)氧樹(shù)脂由于比較好的經(jīng)濟(jì)性，至目前為止依然占據(jù)整個(gè)電子市場(chǎng)的統(tǒng)治地位，但是許多特殊領(lǐng)域比如高溫、線膨脹系數(shù)不匹配、氣密性、穩(wěn)定性、機(jī)械性能等方面顯然不適合，即使在環(huán)氧樹(shù)脂中添加大量的有機(jī)溴化物也無(wú)濟(jì)于事。

　　相對(duì)于塑料材料，陶瓷材料也在電子工業(yè)扮演者重要的角色，其電阻高，高頻特性突出，且具有熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性佳、熱穩(wěn)定性和熔點(diǎn)高等優(yōu)點(diǎn)。在電子線路的設(shè)計(jì)和制造非常需要這些的性能，因此陶瓷被廣泛用于不同厚膜、薄膜或和電路的基板材料，還可以用作絕緣體，在熱性能要求苛刻的電路中做導(dǎo)熱通路以及用來(lái)制造各種電子元件。

　　2、 各種陶瓷材料的比較

　　2.1 Al2O3

　　到目前為止，氧化鋁基板是電子工業(yè)中最常用的基板材料，因?yàn)樵跈C(jī)械、熱、電性能上相對(duì)于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來(lái)源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀。

　　2.2 BeO

　　具有比金屬鋁還高的熱導(dǎo)率，應(yīng)用于需要高熱導(dǎo)的場(chǎng)合，但溫度超過(guò)300℃后迅速降低，

　　最重要的是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。

　　2.3 AlN

　　AlN有兩個(gè)非常重要的性能值得注意：一個(gè)是高的熱導(dǎo)率，一個(gè)是與Si相匹配的膨脹系數(shù)。缺點(diǎn)是即使在表面有非常薄的氧化層也會(huì)對(duì)熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響，只有對(duì)材料和工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制才能制造出一致性較好的AlN基板。目前大規(guī)模的AlN生產(chǎn)技術(shù)國(guó)內(nèi)還是不成熟，相對(duì)于Al2O3，AlN價(jià)格相對(duì)偏高許多，這個(gè)也是制約其發(fā)展的瓶頸。綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優(yōu)越的綜合性能，在目前微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領(lǐng)域還是處于主導(dǎo)地位而被大量運(yùn)用。

　　3、 陶瓷基板的制造

　　制造高純度的陶瓷基板是很困難的，大部分陶瓷熔點(diǎn)和硬度都很高，這一點(diǎn)限制了陶瓷機(jī)械加工的可能性，因此陶瓷基板中常常摻雜熔點(diǎn)較低的玻璃用于助熔或者粘接，使最終產(chǎn)品易于機(jī)械加工。Al2O3、BeO、AlN基板制備過(guò)程很相似，將基體材料研磨成粉直徑在幾微米左右，與不同的玻璃助熔劑和粘接劑（包括粉體的MgO、CaO）混合，此外還向混合物中加入一些有機(jī)粘接劑和不同的增塑劑再球磨防止團(tuán)聚使成分均勻，成型生瓷片，最后高溫?zé)Y(jié)。目前陶瓷成型主要有如下幾種方法：

　　●輥軸軋制 將漿料噴涂到一個(gè)平坦的表面，部分干燥以形成黏度像油灰狀的薄片，再將薄片送入一對(duì)大的平行輥軸中軋碾得到厚度均勻的生瓷片。

　　●流延 漿料通過(guò)鋒利的刀刃涂復(fù)在一個(gè)移動(dòng)的帶上形成薄片。與其他工藝相比這是一種低壓的工藝。

　　●粉末壓制 粉末在硬模具腔內(nèi)并施加很大的壓力（約138MPa）下燒結(jié)，盡管壓力不均勻可能產(chǎn)生過(guò)度翹曲但這一工藝生產(chǎn)的燒結(jié)件非常致密，容差較小。

　　●等靜壓粉末壓制 這種工藝使用使用周圍為水或者為甘油的模及使用高達(dá)69MPa的壓力這種壓力更為均勻所制成的部件翹曲更小。

　　●擠壓 漿料通過(guò)模具擠出這種工藝使用的漿料黏度較低，難以獲得較小容差，但是這種工藝非常經(jīng)濟(jì)，并且可以得到比其他方法更薄的部件。