电子基板及封装陶瓷

电子衬底和包陶瓷这是一种先进的工业材料，由于其绝缘特性，可用于电子元件的生产。

现代电子产品是基于集成电路它是由数百万个相互连接的部件组装而成，比如晶体管和电阻，这些部件被组装在一块微小的硅片上。为了保持其可靠性，这些电路依赖于绝缘材料，可以作为基板(即构建微观电子元件及其连接的基础)和封装(即密封电路的结构)环境并使它成为一个单一的、紧凑的单元)。陶瓷的绝缘性能是众所周知的，这些性能已在基材和封装的高级陶瓷材料中得到应用。本文介绍了材料和产品。

材料

在用作电子衬底和封装的陶瓷中，占主导地位的材料是氧化铝(氧化铝，Al₂O_3.)．氧化铝的优点包括高电阻率，良好的机械和介电强度，优异的热稳定性和腐蚀稳定性，以及提供密封的能力。它的主要缺点是比较高介电常数(这延迟信号传播)和低热导率(这使得它在散热方面效率低下)。由于这些原因，人们正在开发性能更好的陶瓷材料。下面提到了其中一些材料。

基板

氧化铝衬底可制成厚膜或薄膜。厚膜基材是通过胶带铸造工艺(主要是博士叶片)制成厚度小于1.5毫米，或通过干压制成厚度大于1.5毫米。这种配方含有96%的铝₂O_3.，其余是碱土硅酸盐，在烧结过程中形成玻璃，将氧化铝颗粒粘结在一起。该玻璃还用于与基板表面的厚膜电阻或导体结合。

薄膜衬底(厚度小于1毫米)也由博士叶片制成，该过程在文章的图1中说明先进陶瓷．添加有机粘结剂和增塑剂以辅助成型。标准配方是99.5%的氧化铝，少量的镁(MgO)和二氧化硅(SiO)₂)用于烧结时控制晶粒尺寸。

多层包

集成电路通常包含在多层封装中，如芯片载体、双列直插式封装和引脚网格阵列。这些结构用于坚固、热稳定、密封的半导体器件环境．

陶瓷包装由90% - 94%的铝制成₂O_3.，其余的配方由形成玻璃的碱土硅酸盐组成。一个主要的要求是配方能够与钨或钼金属化线共烧。氧化铝层是通过带铸/博士叶片生产的，然后胶带可以穿孔或激光切割，孔涂层(孔是层之间的导电路径)，并通过丝网印刷钨或钼金属化。几层然后叠层成多层结构。共烧发生在温度高达1,600°C(2,900°F)的氢或氢氮气体保护气氛中，以防止金属氧化。共烧的结果是单片封装内部导体路径。硅芯片安装在封装中，封装用玻璃或金属盖密封。

集成电路封装的目的是包含硅器件并将其连接到外部电路。封装材料必须具有低介电常数(以尽量减少信号处理中的延迟)，并且必须将热量从半导体器件传导出去。氧化铝在这两方面都很差。高导热材料是存在的，但它们不是有毒(如氧化铍BeO)或共烧性能较差的陶瓷(例如,氮化铝，AlN)。已经开发出易于加工，具有低介电常数的玻璃陶瓷结构，并且还与热膨胀用于电路的高导电性金属(金和铜)的系数。然而，它们具有低强度和低热导率。

电子衬底和封装只是一种先进的电陶瓷应用。对于一个目录，文章的其他应用程序，以及文章的各个方面的先进和传统陶瓷,请参阅工业陶瓷:范围概述．