陶瓷PCB在电子封装过程中基板主要起机械支撑保护与电互连(绝缘)作用。随着电子封装技术逐渐向着小型化、高密度、多功能和高可靠性方向发展示,电子系统的功率密度随之增加,散热问题越来越严重。器件的散热影响条件众多,其中基板材料的选用也是关键的一环。
为了提高这些微电子器件性能 (特别是可靠性),必须将其芯片封装在真空或保护气体中,实现气密封装 (芯片置于密闭腔体中,与外界氧气、湿气、灰尘等隔绝)。因此,必须首先制备含腔体 (围坝)结构的三维基板,满足封装应用需求。
目前常见的三维陶瓷基板主要有:高/低温共烧陶瓷基板( HTCC/LTCC) 、多层烧结三维陶瓷基板 (MSC)、直接粘接三维陶瓷基板 (DAC)、多层镀铜三维陶瓷基板(MPC)以及直接成型三维陶瓷基板(DMC) 等。
目前,电子封装常用的基板材料主要有四大类:聚合物基板;金属基板;复合基板;陶瓷基板。陶瓷基板材料以其强度高、绝缘性好、导热和耐热性能优良、热膨胀系数小、化学稳定性好等优点,广泛应用于电子封装基板。
陶瓷封装基板材料主要包括Al2O3、BeO和AlN等。
目前,Al2O3陶瓷是应用最成熟的陶瓷封装材料,以其耐热冲击性和电绝缘性较好、制作和PCB加工技术成熟而被广泛应用。相对于塑料基和金属基,其优点是:
1)低介电常数,高频性能好。
2)绝缘性好、可靠性高。
3)强度高,热稳定性好。
4)热膨胀系数低,热导率高。
5)气密性好,化学性能稳定。
6)耐湿性好,不易产生微裂现象。
陶瓷封装材料缺点是:成本较高,适用于高级微电子器件的封装,如航空航天和军事工程的高可靠、高频、耐高温、气密性强的封装。