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氧化铝Al2O3材料陶瓷封装的应用

由于陶瓷封装性能卓越,在航空航天、国防军事及大型计算机方面有广泛的应用。尽管陶瓷封装相比塑料封装方式而言生产难度大,成本高由于各行业对芯片、微电子的可靠性要求越来越高,以陶瓷封装为主的方式也正在渗透。


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氧化铝陶瓷封装 图源EPI

陶瓷封装的类型一般包括金属陶瓷封装和一般陶瓷封装。陶瓷封装材料具有多种材料选择,氧化铝Al2O3、莫来石(3Al2O3·2SiO2)、氮化铝AlN、碳化硅SiC、氧化铍BeO、低温共烧陶瓷(LTCC)等。

其中,氧化铝Al2O3在陶瓷封装的应用是上述基础材料中应用最多、最广的。

不得不说氧化铝在陶瓷能涉及的应用方面,都能看到它的身影。一般情况下,在民用/商用封装领域一般是采用以氧化铝粉体制成的各种陶瓷产品进行封装,而在对可靠性要求极高的应用上大多数采用氮化铝陶瓷。

氧化铝在封装领域的优点

1、价格低;

2、综合性能好:气密性、机械性能、耐热性、化学稳定性等方面好;

3、应用最多:HIC(Hybrid Integrated Circuits)基板、LSI(Large  Scale Integration Circuit)封装基板、多层电路基板;


同时缺点也明显,介电常数高,约为10;热导率较低,只有20W/(m.K)。

氧化铝在封装领域的应用

1、HIC用基板

厚膜

表面粗糙度大的价格较低,一般采用纯度95%的Al2O3,丝网印刷法形成贵金属浆料图形-烧成-结合力大

薄膜

薄膜元件物理性能、电气性能受表面粗糙度影响大,多采用局部被釉基板。随着要求的提高,近来薄膜HIC采用表面粗糙度小,较多采用99%的Al2O3。

2、LSI用基板

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CDIP 图源中航天成

同时烧成法制作的LSI封装用Al2O3基板,气密性好、可靠性高;在电子封装从DIP-PGA-BGA-CSP(chip-scalepackage)-裸芯片实装的整个发展历程中,Al2O3一直发挥关键作用。

3、多层电路基板

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ECU用多层陶瓷基板 图源自京瓷

通过陶瓷叠层技术,实现兼备小型、高密度、高耐热性、高散热性的ECU基板。底部能够印刷电阻。可应用在自动变速器控制ECU、电子控制动力转向ECU、DC-DC转换器等。


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