陶瓷基板由于其良好的導(dao)熱性(xing)、耐熱性(xing)、絕緣性(xing)、低(di)熱膨脹(zhang)系數和(he)成本的不(bu)斷降低(di)，在(zai)電子封裝特別是功(gong)率電子器件如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、LD（激光二極管）、大功(gong)率LED（發(fa)光二極管）、CPV（聚(ju)焦型光伏）封裝中的應用越(yue)來(lai)越(yue)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(ji)片(pian)具(ju)有(you)很高的電絕緣(yuan)性能(neng)和化學穩(wen)定性，熱穩(wen)定性好，機械強度大，可用(yong)于制造高集(ji)成(cheng)度大規模集(ji)成(cheng)電路板。

幾(ji)種(zhong)陶(tao)瓷基(ji)片材料性(xing)能(neng)比較

       從結構與制造工藝(yi)而言，陶瓷基板又(you)可分為HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。

陶瓷基板的特點

       陶(tao)瓷基板(ban)，是以電(dian)子陶(tao)瓷為(wei)基礎，對電(dian)路元(yuan)件及外(wai)貼切(qie)元(yuan)件形成一(yi)個(ge)支撐底座的片狀材料。陶(tao)瓷基片具有(you)耐高溫、電(dian)絕緣性能高、介(jie)電(dian)常(chang)數和介(jie)質損(sun)耗低、熱導率大、化(hua)學(xue)穩定性好、與(yu)元(yuan)件的熱膨脹系(xi)數相近(jin)等主要優點。

陶瓷基板的種類

A: 96/99氧化鋁陶瓷基片：應用范圍最廣。
B:氮化鋁陶瓷基片：導熱系數高，無毒，可代替BeO陶瓷基片。
C:氮化硅陶瓷基片：強度高，雖導熱系數比不上氮化鋁陶瓷，但可以通過減小厚度來減小熱阻。
D: BeO陶瓷基片：迄今為止最好的絕緣性陶瓷，但加工時產生的粉末會對人體產生毒害作用。
E:滑石瓷：高頻性能好，成本低。
F:鐵氧體陶瓷片：可以減小電路體積，用于制作射頻微帶線及濾波電路。
G:超大規格陶瓷片

H:拋光(guang)類陶瓷(ci)基片，可進行單、雙面拋光(guang)加工，表面光(guang)潔(jie)度(du)經拋光(guang)處理(li)后達到Ra:0.03-0.05μm，無(wu)孔洞現象(xiang)，產品適合(he)體(ti)積(ji)小、精(jing)度(du)高(gao)、布線(xian)密(mi)度(du)高(gao)。

高溫共燒多層陶瓷基板（HTCC）

       HTCC，又稱高溫共燒多層陶瓷基板。制備過程中先將陶瓷粉（Al₂O₃或(huo)AlN）加(jia)入有機黏結劑，混合均勻后(hou)(hou)成為膏(gao)狀漿料(liao)，接著利用(yong)刮刀將(jiang)漿料(liao)刮成片狀，再通(tong)過干燥工藝使片狀漿料(liao)形成生坯；然后(hou)(hou)依據各(ge)(ge)層的(de)設計鉆導通(tong)孔(kong)，采用(yong)絲網(wang)印刷金(jin)屬漿料(liao)進行布線和(he)填孔(kong)，最后(hou)(hou)將(jiang)各(ge)(ge)生坯層疊加(jia)，置于(yu)高溫(wen)爐（1600℃）中燒結而成。此(ci)制備(bei)過程因為燒結溫(wen)度較(jiao)高，導致金(jin)屬導體(ti)材料(liao)的(de)選擇受限（主(zhu)要為熔點較(jiao)高但導電性(xing)較(jiao)差的(de)鎢、鉬、錳等金(jin)屬），制作(zuo)成本(ben)高，熱導率一(yi)般在20~200W/（m·℃）。

低溫共燒陶瓷基板（LTCC）

      LTCC，又稱低溫共燒陶瓷基板，其制備工藝與HTCC類似，只是在Al₂O₃粉中混入質量分數30%~50%的(de)低(di)熔點玻璃料(liao)(liao)，使燒結溫度降低(di)至850~900℃，因(yin)此(ci)可以采用(yong)導電(dian)率(lv)較好的(de)金、銀作為電(dian)極材料(liao)(liao)和布(bu)線材料(liao)(liao)。因(yin)為LTCC采用(yong)絲網印刷技(ji)術制(zhi)作金屬線路，有可能(neng)因(yin)張網問(wen)題造成(cheng)對位誤(wu)差；而且多層陶瓷疊壓(ya)燒結時還存在(zai)收縮比例差異問(wen)題，影響成(cheng)品率(lv)。為了提高(gao)LTCC導熱性能(neng)，可在(zai)貼(tie)片區(qu)增加(jia)導熱孔或導電(dian)孔，但成(cheng)本增加(jia)。

厚膜陶瓷基板（TFC）

      相對于(yu)LTCC和(he)HTCC，TFC為(wei)(wei)一(yi)種后燒(shao)(shao)陶(tao)瓷基板。采用絲網印刷技術(shu)將金(jin)屬(shu)(shu)(shu)漿料(liao)涂(tu)覆在(zai)陶(tao)瓷基片表面，經過干燥、高溫燒(shao)(shao)結（700~800℃）后制(zhi)備。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)漿料(liao)一(yi)般由金(jin)屬(shu)(shu)(shu)粉(fen)末、有機樹脂(zhi)和(he)玻璃等組分(fen)。經高溫燒(shao)(shao)結，樹脂(zhi)粘合劑被(bei)燃燒(shao)(shao)掉，剩下的(de)幾(ji)乎都(dou)是純金(jin)屬(shu)(shu)(shu)，由于(yu)玻璃質粘合作用在(zai)陶(tao)瓷基板表面。燒(shao)(shao)結后的(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)層厚度為(wei)(wei)10~20μm，最小線寬為(wei)(wei)0.3mm。由于(yu)技術(shu)成熟，工(gong)藝簡單，成本較低(di)，TFC在(zai)對圖形精(jing)度要求不高的(de)電(dian)子封裝中得(de)到一(yi)定應用。

直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）

       由(you)陶瓷基片與銅箔在(zai)高溫下（1065℃）共(gong)晶燒結而(er)成，最后根據布線要(yao)求，以刻(ke)蝕方式形成線路。由(you)于(yu)銅箔具(ju)有(you)良好的導電、導熱能力，而(er)氧化鋁能有(you)效控制 Cu-Al₂O₃-Cu復合體的膨脹，使DBC基板具有近似(si)氧化鋁的熱膨脹系數(shu)。

DBC基板制備工(gong)藝流程

       DBC具有導熱性好、絕緣性強、可靠性高等優點，已廣泛應用于IGBT、LD和CPV 封裝。DBC缺點在于，其利用了高溫下Cu與Al₂O₃間的共晶反應，對設備和工藝控制要求較高，基板成本較高；由于Al₂O₃與Cu層間(jian)容易產(chan)(chan)生微(wei)氣(qi)孔，降低了產(chan)(chan)品抗熱(re)沖擊性；由(you)于銅(tong)箔在(zai)高溫下容易翹曲變形(xing)，因此DBC表面(mian)銅(tong)箔厚度一般大于100m；同(tong)時由(you)于采用化學腐蝕工藝，DBC基板圖形(xing)的最小線寬(kuan)一般大于100m。

直接鍍銅陶瓷基板（DPC）

        其制作首(shou)先將(jiang)陶瓷基片進行前(qian)處理清洗，利用真空濺射方式在基片表(biao)面沉積Ti/Cu層作為種子層，接(jie)著以(yi)光(guang)刻(ke)、顯影、刻(ke)蝕工藝完成(cheng)線(xian)路制作，最后(hou)再(zai)以(yi)電鍍/化(hua)學鍍方式增加(jia)線(xian)路厚度，待光(guang)刻(ke)膠去除后(hou)完成(cheng)基板(ban)制作。

DPC基板制備工藝流程

       DPC技術具有如下優點：低(di)溫工藝（300℃以下），完全避免了高溫對材料或線路結(jie)構的不(bu)利影響，也降低(di)了制造工藝成本；采用薄膜(mo)與(yu)(yu)光刻(ke)顯(xian)影技術，使基(ji)板(ban)上的金屬線路更加精(jing)細，因此DPC基(ji)板(ban)非(fei)常適合對準精(jing)度要求較高的電(dian)子器件封(feng)裝。但DPC基(ji)板(ban)也存在一(yi)些(xie)不(bu)足(zu)：電(dian)鍍沉積(ji)銅層厚度有，且(qie)電(dian)鍍廢液(ye)污染大；金屬層與(yu)(yu)陶(tao)瓷間的結(jie)合強(qiang)度較低(di)，產(chan)品(pin)應(ying)用時可靠性較低(di)。