中國(guó)粉體網(wǎng)訊 電子封裝技術(shù)發(fā)展的同時(shí)也伴隨著電子封裝材料和工藝的發(fā)展,，目前常用封裝材料的主要材料有塑料,、金屬和陶瓷,，目前來(lái)說(shuō)塑料基片還占據(jù)主導(dǎo)位置，但它的散熱及穩(wěn)定性能較差,，被新的材料取代是早晚的事,，陶瓷封裝材料雖不是主要材料，但它綜合性能最好,，且在電子封裝領(lǐng)域的應(yīng)用占比也在逐年增加,。
電子封裝對(duì)材料的要求
陶瓷材料在電子封裝中主要用作基板，且對(duì)這種陶瓷基板有非常嚴(yán)格的性能要求,。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
1,、在電性能方面，要求有較低的介電常數(shù)、低介電損耗,、高絕緣電阻,、以及高溫穩(wěn)定性。
2,、在熱性能方面,，要求高熱導(dǎo)率、良好散熱性,、熱膨脹系數(shù)與待裝配器件匹配,，以及優(yōu)秀的耐熱性能。
3,、在機(jī)械性能方面,，要求機(jī)械強(qiáng)度高、良好的可加工性能,、適合精細(xì)化和多層化制作工藝,，以及表面光滑、變形小,、無(wú)彎曲和無(wú)微裂紋等,。
4、在其他方面,，要求化學(xué)穩(wěn)定性好,、無(wú)害、成本低廉等,。
氧化鋁陶瓷是一種以a-Al2O3為主晶相的陶瓷材料,，由于其本身具有高熔點(diǎn)、高硬度,、耐熱,、耐腐蝕、電絕緣等特性,，早就被研究并應(yīng)用到電子封裝領(lǐng)域了,，尤其是球形氧化鋁陶瓷，具備更優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì),。
為啥要選球形氧化鋁
我們都知道,，陶瓷材料的性能和原料粉體顆粒的形貌和尺寸有很大關(guān)系，球形氧化鋁尤其是超細(xì)球形氧化鋁粉體,，具有規(guī)則的形貌,、較大的堆積密度、較好的流動(dòng)性和較高的硬度和強(qiáng)度,，能夠制備出性能優(yōu)異的基板,。
氧化鋁基板分類
1,、HTCC
HTCC又稱為高溫共燒多層陶瓷基板。制備過(guò)程中先將球形氧化鋁粉中加入有機(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,。因?yàn)闊Y(jié)溫度高，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,。
2,、LTCC
LTCC又稱低溫共燒陶瓷基板，其制備工藝與HTCC類似,，只是在氧化鋁粉中混入質(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,、銀作為電極和布線材料,。但另一方面，因?yàn)長(zhǎng)TCC陶瓷料中含有玻璃相,，其綜合熱導(dǎo)率僅為2~3W/(m·℃),。此外，由于LTCC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>
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3,、TFC
TFC即厚膜陶瓷基板，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（Ag-Pd或Ag-Pt）,、有機(jī)樹脂和玻璃粉等組成,。經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，樹脂粘合劑被燃燒掉,，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。
4,、DBC
DBC又稱直接鍵合銅陶瓷基板,，由Al2O3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)，因此,，DBC具有導(dǎo)熱性好,、絕緣性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),。
在封裝領(lǐng)域的應(yīng)用
1,、IGBT封裝
IGBT（絕緣柵雙極晶體管）有輸入阻抗高、開關(guān)速度快,、通態(tài)電壓低,、阻斷電壓高、承受電流大等特點(diǎn),，成為當(dāng)今功率半導(dǎo)體器件發(fā)展主流,。其應(yīng)用小到變頻空調(diào)、靜音冰箱,、洗衣機(jī),、電磁爐、微波爐等家用電器,，大到電力機(jī)車牽引系統(tǒng)等,。目前國(guó)際IGBT市場(chǎng)主要由歐美、日本企業(yè)所壟斷,，但國(guó)內(nèi)從2012年開始實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),。
2,、LD封裝
LD封裝是指通過(guò)電連接、光耦合,、溫控,、機(jī)械固定及密封等措施使半導(dǎo)體LD成為具有一定功能且性能穩(wěn)定的組件的裝配過(guò)程。為提高LD器件可靠性,，主要從兩個(gè)方面選擇熱沉材料,，一是材料熱導(dǎo)率要高，二是材料與芯片間的熱膨脹系數(shù)盡可能匹配,。因此,，氧化鋁及氮化鋁等陶瓷材料成為首選。
3,、LED封裝
由于氧化鋁陶瓷具有的高絕緣,、高導(dǎo)熱和耐熱、低膨脹等特性,，特別是采用通孔互聯(lián)技術(shù),，可有效滿足LED倒裝、共晶,、COB（板上芯片）,、CSP（芯片規(guī)模封裝）、WLP（圓片封裝）封裝需求,，適合中高功率LED封裝,。
4、光伏（PV）模組封裝
光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能,。在聚焦型光伏（CPV）組件制造過(guò)程中，由于聚焦作用導(dǎo)致太陽(yáng)光密度增加,，芯片溫度升高,，必須采用陶瓷基板強(qiáng)化散熱。實(shí)際應(yīng)用中,，陶瓷基板表面的金屬層通過(guò)熱界面材料（TIM）分別與芯片和熱沉連接,，熱量通過(guò)陶瓷基板快速傳導(dǎo)到金屬熱沉上，有效提高了系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換效率與可靠性,。
5,、其它領(lǐng)域電子封裝
許多行業(yè)（包括航天航空、地下鉆探,、汽車電子等）都需要能夠在極端環(huán)境（如高溫,、高濕,、高壓力,、多灰塵等）下可靠工作的電子器件,。通常工程師會(huì)采用主動(dòng)冷卻技術(shù)，但某些應(yīng)用可能無(wú)法進(jìn)行冷卻,，或者電子器件在高溫下工作時(shí)更為有利,。因此，封裝材料必須具有高耐熱性和抗?jié)裥�,，包括基板材料,，熱界面材料和焊線材料等。
參考來(lái)源
[1]程浩等.功率電子封裝用陶瓷基板技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展
[2]龍樂(lè).低溫共燒陶瓷基板及其封裝應(yīng)用
[3]辛國(guó)鋒等.大功率半導(dǎo)體激光器陣列的封裝技術(shù)
[4]劉潔.超細(xì)球形氧化鋁的制備及其粒度與晶型的控制
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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