厚膜印刷陶瓷基板(ThickPrintingCeramicSubstrate,TPC)是指采用丝网印刷的方式,将导电浆料直接涂布在陶瓷基体上,然后经高温烧结使金属层牢固附着于陶瓷基体上的制作工艺。
根据金属浆料粘度和丝网网孔尺寸不同,制备的金属线路层厚度一般为几微米到数十微米的膜层(提高金属层厚度可通过多次丝网印刷实现)。
厚膜金属化基板优缺点:由于丝网印刷工艺限制,TPC基板无法获得高精度线路,因此TPC基板仅在对线路精度要求不高的电子器件封装中得到应用。不过厚膜电路虽然精度粗糙(最小线宽/线距一般大于μm),但其优势在于性能可靠,对加工设备和环境要求低,具有生产效率高,设计灵活,投资小,成本低,多应用于电压高、电流大、大功率的场合。基材:厚膜集成电路最常用的基片是含量为96%和85%的氧化铝陶瓷;当要求导热性特别好时,可采用氧化铍陶瓷。氮化铝陶瓷虽然导热性能也很好,但大多数金属对氮化铝/氮化硅陶瓷的润湿性并不理想,因此使用氮化铝/氮化硅陶瓷作为基片材料时需要特殊工艺支持.
常见的手段有:
①是利用玻璃料作为粘结相使金属层与AlN层达到机械结合;
②是添加与AlN/Si3N4能够反应的物质作为粘结相,通过与AlN/Si3N4反应达到化学结合。导电浆料:厚膜导体浆料的选择是决定厚膜工艺的关键因素,它由功能相(即金属粉末,粒径在2μm以内)、粘结相(粘结剂)和有机载体所组成。
常见的金属粉末有Au、Pt、Au/Pt、Au/Pd、Ag、Ag/Pt、Ag/Pd、Cu、Ni、Al及W等金属,其中以Ag、Ag/Pd和Cu浆料居多。
粘结剂一般是玻璃料或金属氧化物或是二者的混合物,其作用是连结陶瓷与金属并决定着厚膜浆料对基体陶瓷的附着力,是厚膜浆料制作的关键。
有机载体的作用主要是分散功能相和粘结相,同时使厚膜浆料保持一定的粘度,为后续的丝网印刷做准备,在烧结过程中会逐渐挥发。
本次介绍的相关材料是适用于氧化铝/氮化铝AIN/氮化硅Si3N4陶瓷金属化厚膜用的活性金属钎焊料/铜浆。能够通过-40℃~℃/0H冷热冲击。
目前AMB覆铜板高低温冲击时,存在铜箔与陶瓷基板剥离不良等问题。
采用厚膜法做成的氮化铝/氮化硅的回路基板,在高低温冷热冲击时,则表现的比较佳。
氮化铝/氮化硅陶瓷金属化,厚膜制作方法:
①传统制作方式:是利用玻璃料作为粘结相使金属层与AlN层达到机械结合;
②新型制作方法:是添加与AlN/Si3N4能够反应的物质作为粘结相,通过与AlN/Si3N4反应达到化学结合。
氮化铝AIN陶瓷厚膜金属化制作方法详解:
氮化硅Si3N4陶瓷厚膜金属化新型制作方法详解: