MEMS封装用氮化铝共烧基板研究

研究了 MEMS封装用 Al N共烧基板中 ,浆料对基板平整度和电性能的影响。共烧基板浆料以 W为导电材料 ,Si O2 为添加剂配制而成 ,结果表明 Si O2 的质量分数在 0 .45 %时 ,Al N多层布线共烧基板的导带方阻达到 10 mΩ /□ ,基板的翘曲度小于 5 0μm/ 5 0 mm。

低温共烧陶瓷基板制备技术研究进展

对LTCC (低温共烧陶瓷 )技术的特点及应用作了评述。对目前已研究和使用过的低介电常数和低烧结温度基板材料及综合性能 ,流延浆料有机添加剂进行了对比分析。描述了流延工艺过程和烧结过程。由于对基板材料选择的任意性 ,现有流变学模型的局限性 ,以及低温液相烧结动力学过程机理尚不清晰 ,因此完整清晰地揭示LTCC工艺的物理化学过程仍需作很多工作。

低温共烧玻璃陶瓷基板烧结过程分析Ⅰ低温区有机物的分解及变化

利用傅立叶红外谱仪（ＦＴＩＲ）对低温共烧玻璃陶瓷基板排胶过程中有机物的分解情况和分解产物进行了分析。利用ＴＧＡ、ＤＴＡ对基板吸热、放热和热失重情况进行了研究。结果表明：小分子有机物在室温阶段已挥发殆尽。高分子有机物ＰＶＢ在２００～３６０℃温度区间内发生侧链和主链的脱离和断裂，与空气反应生成 ＣＯ２、水蒸汽、丁醛等产物。由于 ＰＶＢ的分解，基板颗粒仅以几何方式堆积，基板没有机械强度。

60GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

为有效提升60GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板。通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构。设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品。对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性。实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12mm,总层厚为1.4mm;内嵌微流道横截面为200μm×200μm,长度达25cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2W/cm2的功率器件时提供40K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7GHz增加到5.3GHz,而增益的损失甚微。这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持。

MCM低温共烧多层陶瓷布线基板热应力的模拟与分析

对ＭＣＭ低温共烧多层布线陶瓷基板的两种典型布线模式在温度急剧变化条件下的应力场进行了计算机模拟，并分析了两种模型下的应力分布特点及差异。

中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料的研究现状及发展趋势

本文主要以烧结温度作为分类依据,对当前陶瓷封装领域内中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料不同的导电相、填充相以及粘结相做了介绍并综述了相关研究进展。最后对中、高温多层陶瓷基板共烧用导体浆料今后的研究方向做了展望。

薄膜金属化低温共烧陶瓷基板的阻碍层对共晶焊的影响

讨论了低温共烧陶瓷基板薄膜金属化技术中，有效阻碍层的选择对基板共晶焊的剪切强度、互连阻抗、可焊性的影响。试验结果表明，Ti / Ni是一种高可靠性的阻碍层，且Ti / Ni / Au也是一种较理想的低温共烧陶瓷基板薄膜金属化结构。

LTCC基板共烧平整度工艺研究

LTCC共烧工艺是基板加工的重要环节,有很多因素会影响产品加工进程。一般来说,从设计上要预先充分考虑,以避免负面因素影响基板共烧效果。介绍了LTCC基板/低温共烧陶瓷基板技术及共烧致密化技术的机理,阐述了LTCC平整度重要性及改善基板表面平整度工艺的优化过程。通过综合比较版图优化前后的内层金属含量、不同尺寸样品加工、结构设计等因素,经过多重试验验证,结果表明,版图优化措施切实可行,可有效提高LTCC基板共烧平整度。

低温共烧陶瓷多层基板界面缺陷与抑制

带有空腔和金属通孔的低温共烧陶瓷多层基板是一种异质材料体系,基板内存在多个界面。基板的空腔界面和金属通孔的层间界面是两种典型界面。针对基板的空腔界面和金属通孔的层间界面在基板制造过程中分别出现的微裂纹和微空洞问题进行了研究。通过有限元仿真分析和破坏性物理分析分别对空腔界面微裂纹、金属通孔层间界面微空洞的形成原因进行了探讨,并有针对性地采取工艺改进措施。结果表明,通过工艺改进,可以较好地抑制界面微裂纹和层间微空洞缺陷。

二流体清洗低温共烧陶瓷基板可靠性研究

激光划切后的低温共烧陶瓷基板表面会不可避免地存在异物残留,传统的人工清洗方式效率较低,不太适合大规模的工业化生产。通过使用"去离子水-压缩空气"的二流体体系对激光划切后的低温共烧陶瓷基板进行清洗,可有效去除划切后基板表面的沉积异物,清洗效果与二流体中的气压呈正相关关系,并且二流体清洗不会对金属化图形与基板表面的结合产生明显的负面影响,因而清洗后的样品可以很好地满足后续元件的组装工艺需求。

共烧陶瓷基板数字化生产线工艺及控制

共烧陶瓷基板制造是一种复杂的多层基板生产工艺。传统的基板制造是单工位的离散制造。为了实现更高效和质量可控的数字化生产制造,需要解决生产线建设中的关键技术问题。对共烧陶瓷基板数字化生产线中的工艺设计和生产线控制技术进行了深入讨论和阐述,使基于离散制造的共烧陶瓷基板数字化生产线技术得以实现。

低温共烧陶瓷基板大面积锡铅可焊性研究

低温共烧陶瓷技术以小型化和高可靠性的优势被广泛地应用在微波通信、航空航天和军事电子等领域。基于LTCC技术的微波模块和系统可有效提高电路的封装密度及可靠性。然而在制作过程中发现,使用FerroA6M和金铂钯浆料CN36-020所制作的LTCC基板可焊性较差,影响后续器件与基板的焊接和贴装。通过实验分析了可焊性差的原因,并从LTCC基板制造关键工序着手,提出了优化基板可焊性的解决措施。

X波段双通道T/R组件的LTCC基板电路的设计

介绍了X波段双通道T/R组件用LTCC多层基板的电路布局,阐述了基板电路布局中重点考虑的电磁兼容性问题及其解决办法,同时给出了微波电路的输入输出匹配和接地层参数的优化设计。经优化设计的双通道T/R组件体积小、重量轻,实测得到的单通道输出功率大于5W。

基于LTCC多层基板的X波段T/R组件小型化设计

介绍了一种适用于星载X波段相控阵雷达T/R组件的设计,新兴的LTCC多层基板技术为其小型化和轻型化提供可能。详细讨论了组件结构、装配工艺及电磁兼容优化设计,其中包括微波电路布局、接地层参数优化设计和多芯片组件的键合互连技术等。最后,给出了小尺寸轻型试验样件的实测参数,单只组件体积仅为75×22×10 mm3,重量仅为37 g,组件输出功率大于6 W。

通过控制LTCC多层基板收缩率消除通孔与导带间的开路失效

LTCC基板的失效分析表明,通孔与导带间开路是多层基板布线互连失效的主要模式,原因是基板在共烧工艺过程中,布线金属与陶瓷材料收缩失配产生的界面应力导致布线开路。调整布线金属和陶瓷材料的致密化温度和基板收缩率后,有效控制了两种不同材料的界面收缩失配,消除了开路失效。

氮化铝基板嵌入式微流道设计及激光刻蚀研究

氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)基板具有热导率高、热稳定性好等优点,在氮化铝基板中嵌入微流道可以大幅提高散热能力并减小封装厚度,但小尺寸、硬脆性氮化铝微流道精密加工难度较高。基于某阵列功率器件的散热需求,开展了氮化铝嵌入式微流道设计研究;为解决氮化铝陶瓷基板微流道加工难题,开展激光刻蚀氮化铝陶瓷工艺研究,探索氮化铝陶瓷基板的线刻蚀阈值及激光参数对线刻蚀槽尺寸和形貌的影响规律,并提出了激光与化学铣切的复合加工方法。实验结果表明:线刻蚀中激光刻蚀的功率阈值与扫描速度成正相关;随着激光功率的增大,线刻蚀槽宽度将大于光斑直径,会造成过度加工;激光与化学铣切复合加工得到的微流道结构尺寸精度误差均小于50μm,表面粗糙度可以达到5.6μm。

LTCC基板金锡焊接的返修过程质量控制

低温共烧陶瓷(LTCC)基板与硅铝壳体的一体化烧结在航天T/R组件领域具有成熟而广泛的应用,但在实际生产中不可避免地存在因组件性能不达标而需要返修LTCC基板的情况。本文对LTCC基板的金锡返修焊接进行失效分析,指出在多个基板紧密贴合的组件中,各LTCC基板的间距应大于0.1 mm;对于需返修焊接的硅铝壳体,推荐采用化学镍+电镀镍的工艺制备镍层,并且电镀镍层的厚度应大于2μm。

回流焊冷却过程中LTCC基板的热力分析

建立了某航天电子产品焊接组件冷却过程的有限元热分析模型,研究了硅铝管壳与铅锡焊料的热物理参数随温度变化的规律。以降低低温共烧陶瓷(LTCC)基板第一主应力为优化目标,采用正交试验法得到了优化的冷却工艺参数,在该工艺参数下对回流焊冷却过程进行了仿真和试验研究。结果表明,LTCC基板的整体变形表现为自基板底部向管壳内部凸起,与检测结果一致。LTCC基板第一主应力的最大值分布在基板的圆角处,但不足以引起裂纹。采用文中所提出的冷却工艺参数,可以有效提高LTCC基板的焊接质量。

LTCC基板化学镀镍镀钯浸金工艺研究

化学镀镍镀钯浸金(ENEPIG)具有良好的综合性能,广泛应用于印制板生产领域。文章研究了在LTCC基板表面银导体上的ENEPIG工艺,通过工艺试验,确定了化学镀工艺参数,并对化学镀工艺进行了改进,通过调整工艺,增加钯层和金层厚度,解决了高温焊接后金层发白,键合可靠性差的难题,测试了LTCC基板镀层厚度、可焊性、金丝键合拉力,均满足产品应用需求。

基于氮化铝HTCC的表面Cu互连制备技术

针对高集成密度、高散热封装外壳发展需求,基于氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)多层基板,结合直接镀铜(DPC)工艺,提出了一种薄厚膜相结合的高散热封装基板及其制备方法。重点对氮化铝HTCC与表面铜(Cu)层间的结合力进行研究和优化,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和剥离强度测试仪分析和研究了界面的微观结构和力学性能。研究结果表明:与氮化铝/钛钨(TiW)/Cu相比,氮化铝/钛(Ti)/Cu界面的缺陷更少,金属Ti的黏附性能更优,拉脱断裂面在陶瓷基板上。当采用厚度为400 nm的Ti作为黏附层时,表面金属化剥离强度高达592 MPa,实现了高界面结合力,保证了产品封装性能的稳定性。