陶瓷基板由于其良好的導(dǎo)熱性、耐熱性,、絕緣性,、低熱膨脹系數(shù)和成本的不斷降低，在電子封裝特別是功率電子器件如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）,、LD（激光二極管）,、大功率LED（發(fā)光二極管）、CPV（聚焦型光伏）封裝中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。
陶瓷基片主要包括氧化鈹（BeO）,、氧化鋁（Al2O3）和氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）,。 與其他陶瓷材料相比,，Si3N4陶瓷基片具有很高的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性好,，機(jī)械強(qiáng)度大,，可用于制造高集成度大規(guī)模集成電路板。
幾種陶瓷基片材料性能比較
從結(jié)構(gòu)與制造工藝而言,，陶瓷基板又可分為HTCC,、LTCC,、TFC、DBC,、DPC等,。
高溫共燒多層陶瓷基板（HTCC）
HTCC，又稱(chēng)高溫共燒多層陶瓷基板,。制備過(guò)程中先將陶瓷粉（Al2O3或AlN）加入有機(jī)黏結(jié)劑,，混合均勻后成為膏狀漿料，接著利用刮刀將漿料刮成片狀,，再通過(guò)干燥工藝使片狀漿料形成生坯,；然后依據(jù)各層的設(shè)計(jì)鉆導(dǎo)通孔，采用絲網(wǎng)印刷金屬漿料進(jìn)行布線和填孔,，最后將各生坯層疊加,，置于高溫爐（1600℃）中燒結(jié)而成。
此制備過(guò)程因?yàn)闊Y(jié)溫度較高,，導(dǎo)致金屬導(dǎo)體材料的選擇受限（主要為熔點(diǎn)較高但導(dǎo)電性較差的鎢,、鉬、錳等金屬）,，制作成本高,，熱導(dǎo)率一般在20~200W/（m·℃）。
低溫共燒陶瓷基板（LTCC）
LTCC,，又稱(chēng)低溫共燒陶瓷基板,，其制備工藝與HTCC類(lèi)似，只是在Al2O3粉中混入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%的低熔點(diǎn)玻璃料,，使燒結(jié)溫度降低至850~900℃,，因此可以采用導(dǎo)電率較好的金、銀作為電極材料和布線材料,。
因?yàn)長(zhǎng)TCC采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作金屬線路,，有可能因張網(wǎng)問(wèn)題造成對(duì)位誤差；而且多層陶瓷疊壓燒結(jié)時(shí)還存在收縮比例差異問(wèn)題,，影響成品率。為了提高LTCC導(dǎo)熱性能,，可在貼片區(qū)增加導(dǎo)熱孔或?qū)щ娍�,，但成本增加�?/p>
厚膜陶瓷基板（TFC）
相對(duì)于LTCC和HTCC，TFC為一種后燒陶瓷基板,。采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將金屬漿料涂覆在陶瓷基片表面,，經(jīng)過(guò)干燥、高溫?zé)Y(jié)（700~800℃）后制備,。金屬漿料一般由金屬粉末,、有機(jī)樹(shù)脂和玻璃等組分,。經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，樹(shù)脂粘合劑被燃燒掉,，剩下的幾乎都是純金屬,，由于玻璃質(zhì)粘合作用在陶瓷基板表面。燒結(jié)后的金屬層厚度為10~20μm,，最小線寬為0.3mm,。
由于技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單,，成本較低,，TFC在對(duì)圖形精度要求不高的電子封裝中得到一定應(yīng)用。
直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）
由陶瓷基片與銅箔在高溫下（1065℃）共晶燒結(jié)而成,，最后根據(jù)布線要求,，以刻蝕方式形成線路。由于銅箔具有良好的導(dǎo)電,、導(dǎo)熱能力,，而氧化鋁能有效控制 Cu-Al2O3-Cu復(fù)合體的膨脹，使DBC基板具有近似氧化鋁的熱膨脹系數(shù),。
DBC基板制備工藝流程
DBC具有導(dǎo)熱性好,、絕緣性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),，已廣泛應(yīng)用于IGBT,、LD和CPV 封裝。DBC缺點(diǎn)在于,，其利用了高溫下Cu與Al2O3間的共晶反應(yīng),，對(duì)設(shè)備和工藝控制要求較高，基板成本較高,；由于Al2O3與Cu層間容易產(chǎn)生微氣孔,，降低了產(chǎn)品抗熱沖擊性；由于銅箔在高溫下容易翹曲變形,，因此DBC表面銅箔厚度一般大于100m,；同時(shí)由于采用化學(xué)腐蝕工藝，DBC基板圖形的最小線寬一般大于100m,。
直接鍍銅陶瓷基板（DPC）
其制作首先將陶瓷基片進(jìn)行前處理清洗,，利用真空濺射方式在基片表面沉積Ti/Cu層作為種子層，接著以光刻,、顯影,、刻蝕工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學(xué)鍍方式增加線路厚度,，待光刻膠去除后完成基板制作,。
DPC基板制備工藝流程
DPC技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：低溫工藝（300℃以下）,，完全避免了高溫對(duì)材料或線路結(jié)構(gòu)的不利影響，也降低了制造工藝成本,；采用薄膜與光刻顯影技術(shù),，使基板上的金屬線路更加精細(xì)，因此DPC基板非常適合對(duì)準(zhǔn)精度要求較高的電子器件封裝,。但DPC基板也存在一些不足：電鍍沉積銅層厚度有,，且電鍍廢液污染大；金屬層與陶瓷間的結(jié)合強(qiáng)度較低,，產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)可靠性較低,。
參考資料：
郝洪順.電子封裝陶瓷基片材料研究現(xiàn)狀
程浩.功率電子封裝用陶瓷基板技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展
