LTCC多层陶瓷基板

LTCC多层陶瓷基板现代宇航、通讯、数据处理以及军用复杂电子设备的发展方向是小型轻量、高性能和高可靠性。实现这个目标势必要求从两个方面努力，一是高性能的微型元器件，而是高密度互联电路板。前者的代表产品是大规模和超大规模集成电路、发达国家在这方面已经实现了商品化。这些成就无疑将推动高密度互联电路加快发展。高密度互联板的发展方向则在于最大限度地增大布线密度和尽可能地缩短互联线长度。上述两个关键指标对微电子产品的组装密度和传输延迟有直接影响。例如，提高计算机的运算速度有两个途径：减小电路延迟和封装延迟。前者由芯片技术决定，后者由多层布线板的工艺决定。因此可以说，没有高密度多层互联板就不能制成高速度、高性能和小型化电子系统。从70年代起，国内外就已经开始在材料、工艺技术等多方面对高密度多层基板进行开发研究，相继推出了共烧多层陶瓷基板、厚膜多层布线基板、薄膜多层布线基板、硅多层基板、混合型多层基板等各种形式高密度多层互联基板，各种先进的基板制造技术均获得实际应用。和其它多层基板相似，低温共烧多层陶瓷基板由于使用一次烧成工艺，其层数可以做得很高，因此布线密度也就高。此外，基板材料的热膨胀系数可以调整到和硅器件一致，这样有利于表面安装硅器件。正因为如此，低温共烧多层陶瓷基板可广泛用做微组装技术中的高密度互联基板。近年来，陶瓷基板技术发展很快，特别在传统的陶瓷基板的基础上，开发了高温共烧陶瓷基板和低温共烧陶瓷基板，使陶瓷基板在大功率电路中的高密度组装上得到了更深、更广的应用。低温共烧多层基板是最新开发的一种微组装基板，其在制作工艺上集中了厚膜工艺和高温共烧的优点。在十几年内，该种基板得到了飞速发展。被作为高密度、高速度电路基板广泛地用于计算机、通讯、导弹、火箭、雷达等领域。如美国的DUPON公司将8层低温共烧多层基板用于毒刺导弹的测试电路中。日本富士通公司用61层低温共烧陶瓷基板制作VP2000系列超级计算机的多芯片组件，而NEC公司已做成78层低温共烧多层基板、其面积为225×225平方毫米。包含有11540个I/O端，可安装多达100个超大规模集成电路芯片。低温共烧多层陶瓷基板是由许多单片陶瓷基板烧结而成，每层陶瓷基板包括一层陶瓷材料，以及附着在陶瓷层上的导电线路，通常称为导带；在陶瓷层的通孔中充满了导体材料。它将不同陶瓷层中的导带线路相互连接起来，构成了一个立体电路网络。而集成块芯片安装在多层陶瓷的最上一层。集成块通过引脚和多层陶瓷基板中线路焊接在一起，构成互联电路，而基板表面上的金属导电层是在陶瓷基板烧结过程中预先形成的，在基板底层有针状的接线端子。这样，共烧多层陶瓷基板将微型元器件组装起来，形成高密度高速度和高可靠性立体结构的微电子产品。低温共烧多层陶瓷基板制造方法主要有两种：生片印制法生片叠片法。由于生片印制法层数受到限制，印制厚度控制困难，因此，本文重点介绍生片叠层法。所谓生片叠层法是将陶瓷材料通过成膜工艺做成生瓷片，然后制造通孔、金属化、叠片、烧结形成多层共烧基板。（1）成膜技术低温共烧多层陶瓷基板要求使用生膜片均匀、致密、无气泡、无针孔。目前国外使用流延技术成膜。和其他成膜方法相比，流延成膜设备并不复杂，可连续操作，生产效率高，工艺稳定。在整个工艺中，没有使用外加压力，膜坯均匀一致、且易于控制。膜厚最薄可做到0.025毫米。（2）通孔生瓷片上打孔是低温共烧陶瓷基板制造中极为关键的工艺，孔径的大小、未知精度直接影响布线密度和基板质量、所谓在生瓷片上打孔就是要求在1生瓷片上形成00.1~0.5毫米的通孔。（3）金属化技术金属化技术使用最多的就是丝网印刷、负压抽吸的方法，这种方法可使孔的四周均匀涂有导体浆料。用作通孔的导体浆料与用作导带的浆料不同，其粘度应加以控制，充分让其凝胶化，使小孔填充饱满。（4）叠片技术生瓷片在烧结前，按预先设计的层数、次序叠到一起，在一定温度和压力下，使其紧密粘接。一般说来，热压温度为70~120℃，压力为5~25Mpa，视其板面积、层数不同而异。（5）烧结技术烧结技术中包括排胶和烧结两个工程。排胶是有机粘合剂气化、烧除的过程。烧结过程中，由于陶瓷材料不同。烧结温度不同，排胶时间也不同。