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薄膜陶瓷電路基板應(yīng)用特點

169 2021-07-02
薄膜陶瓷電路基板

                                   薄膜陶瓷電路基板應(yīng)用特點

薄膜陶瓷電路板基板是高集成化、高精密度、高導(dǎo)熱率的基板,在半導(dǎo)體包括晶體管、二級管 、電阻和電感器等元件散熱起到了非常重要的作用。

一,薄膜電路基板是高集成電路應(yīng)用的重要器件

薄膜電路是將整個電路的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件以及它們之間的互連引線,全部用厚度在1微米以下的金屬、半導(dǎo)體、金屬氧化物、多種金屬混合相、合金或絕緣介質(zhì)薄膜,并通過真空蒸發(fā)、濺射和電鍍等工藝制成的集成電路。

薄膜集成電路中的有源器件,即晶體管,有兩種材料結(jié)構(gòu)形式:一種是薄膜場效應(yīng)硫化鎘或硒化鎘晶體管,另一種是薄膜熱電子放大器。更多的實用化的薄膜集成電路采用混合工藝,即用薄膜技術(shù)在玻璃、微晶玻璃、鍍釉和拋光氧化鋁陶瓷基片上制備無源元件和電路元件間的連線,再將集成電路、晶體管、二極管等有源器件的芯片和不使用薄膜工藝制作的功率電阻、大容量的電容器、電感等元件用熱壓焊接、超聲焊接、梁式引線或凸點倒裝焊接等方式,就可以組裝成一塊完整的集成電路。

汽車領(lǐng)域DPC陶瓷基板.jpg

二,陶瓷薄膜電路基板的應(yīng)用

采用薄膜技術(shù)來制造薄膜電路是薄膜領(lǐng)域中一個重要分支。薄膜電路主要特點:制造精度比較高(薄膜線寬和線間距較?。蓪崿F(xiàn)小孔金屬化,可集成電阻、電容、電感、空氣橋等無源元件,并且根據(jù)需要,薄膜電路可以方便地采用介質(zhì)制造多層電路。薄膜多層電路是指采用真空蒸發(fā)、濺射、電鍍等薄膜工藝以及濕法刻蝕和干法刻蝕(反應(yīng)離子刻蝕、等離子刻蝕、激光刻蝕)等圖形形成技術(shù),在拋光的基板(陶瓷、硅、玻璃等材料)上制作導(dǎo)體(Cu或Au等)布線與絕緣介質(zhì)膜(PI或BCB等)相互交疊的多層互連結(jié)構(gòu)。

薄膜多層電路技術(shù),由于具有互連密度高、集成度高、可以制造高功率電路、整個封裝結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)級功能等突出特點,在微波領(lǐng)域的應(yīng)用很有競爭力,特別是在機(jī)載、星載或航天領(lǐng)域中,其體積小、重量輕、可靠性高的特點更加突出,是一種非常有潛力的微波電路模塊(低噪聲放大器、濾波器、移相器等)、甚至需求量越來越大的T/R組件基板制造技術(shù)。

三,陶瓷薄膜電路基板的特點

1)布線密度高,體積可以很小、重量很輕;

2)集成度高,可以埋置電阻、電感、電容等無源器件以及有源芯片;

3)高頻特性好,可用于微波及毫米波領(lǐng)域;

4)承受功率密度高,可選用高導(dǎo)熱的金屬、金剛石、陶瓷或鋁炭化硅復(fù)合材料等作基板,制造高密度高功率多層基板。

薄膜多層互連基板與其它類型的基板相比,具有如下明顯的缺點:

1)工藝采用串形方式,成品率相對低,制造成本高;

2)制造層數(shù)受限制。

薄膜多層電路技術(shù)由于具有明顯的優(yōu)點和缺點,因此在制造T/R組件的選擇上,可以有兩種方案。第一,可以采用薄膜技術(shù)在陶瓷基板或金屬基板上直接制造T/R組件(4~5),發(fā)揮薄膜高精度、高集成度、高功率的性能,這種方法成本較高; 第二,將薄膜技術(shù)和其他多層電路技術(shù)(如厚膜技術(shù)、HTCC、LTCC等)結(jié)合起來(6-8),制造T/R組件,揚(yáng)長避短,既發(fā)揮其他基板容易實現(xiàn)多層的特點,從而克服薄膜技術(shù)本身制造層數(shù)不足的缺點,又能發(fā)揮薄膜技術(shù)本身的高精度、高性能特長。

DBC陶瓷基板.JPG

1,采用 HTCC做T/R組件的基板,是充分利用了高溫共燒陶瓷(HTCC)和薄膜多層的優(yōu)點,而又避開其不足。HTCC的優(yōu)點是熱導(dǎo)率高、易實現(xiàn)多層;其缺點是由于采用的電阻率高的Mo、W等漿料制作導(dǎo)帶,微波損耗較大。薄膜多層互連技術(shù)的優(yōu)點:線條精度高,采用Cu、Au等電阻率低的材料作導(dǎo)帶,微波損耗?。黄淙秉c是耐功率不足、多層成本高?;?HTCC的薄膜多層互連技術(shù)可以將電源線、地層、信號線布在HTCC中, 以滿足耐功率需要并減少薄膜多層層數(shù)。功率芯片可以通過焊接的方式貼在HTCC的凹腔中,有利于散熱。微帶線及芯片精細(xì)互連線可以作在少數(shù)幾層HDI層中,滿足微波性能的需要。

2, LTCC基板上薄膜集成 T/R組件

這種技術(shù)是將LTCC和薄膜技術(shù)集成在一起,在采用杜邦951或943生瓷制造的LTCC板上,不用拋光等處理,直接制造精細(xì)薄膜電路圖形。利用LTCC容易實現(xiàn)多層的特點,把直流電源線、控制信號線做在不同的層上,還可埋置電阻、電容等無源器件。選用杜邦951或943生瓷,是因為制成的LTCC損耗比較小。利用薄膜的高精度特點,把無源器件(如Lange耦合器、濾波器、電阻網(wǎng)絡(luò)、衰減器、功率分配器等)集成在LTCC表面。實用中薄膜圖形典型的線條及間距20微米,膜層厚度5微米;NiCr層充當(dāng)電阻層和粘附層。

結(jié)語:陶瓷薄膜電路基板與傳統(tǒng)的在陶瓷基板實施薄膜工藝相比,薄膜技術(shù)在T/R組件的應(yīng)用有兩個明顯的新的趨勢,一是,在高導(dǎo)熱的金屬、合金、復(fù)合材料( Al/SiC)上采用多層薄膜工藝,制造T/R組件,提高了組件耐功率性能,并且利于封裝;還可根據(jù)設(shè)計需要把芯片貼裝在表面的凹腔內(nèi),減短了金絲鍵合的長度或者不用鍵合,減小了或克服了寄生效應(yīng),改善組件性能;二是在其他多層基板(如HTCC或LTCC)上,實施薄膜工藝制造T/R組件,充分發(fā)揮HTCC或LTCC易實現(xiàn)多層及埋置無源器件的優(yōu)點以及薄膜工藝高精度、低損耗的優(yōu)點,對減小T/R組件基板尺寸、改善組件的電性能和熱性能有重要意義。更多陶瓷薄膜電路基板的問題可以咨詢金瑞欣特種電路,金瑞欣陶瓷基板加工多年,熟悉的薄膜制作工藝,精密度高,國內(nèi)很多高校、研發(fā)機(jī)構(gòu)、上市公司等3000多加企業(yè)單位合作,值得信賴。

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