전자 패키징에 사용되는 세라믹 기판 소재는 무엇인가요?

전자 패키징 과정에서 기판은 주로 기계적 지지 보호와 전기적 상호 연결(절연)의 역할을 합니다. 소형화, 고밀도, 다기능, 고신뢰성을 향한 전자 패키징 기술의 발전으로 전자 시스템의 전력 밀도가 증가하고 방열 문제가 점점 더 심각해지고 있습니다. 기기의 열 방출에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있으며, 그중 기판 소재의 선택도 중요한 연결고리입니다.

현재 전자 패키징에 일반적으로 사용되는 기판 재료에는 폴리머 기판, 금속 기판, 복합 기판, 세라믹 기판의 네 가지 주요 유형이 있습니다. 세라믹 기판 재료는 고강도, 우수한 절연성, 우수한 열전도율 및 내열성, 작은 열팽창 계수 및 우수한 화학적 안정성과 같은 장점으로 인해 전자 패키징 기판에 널리 사용됩니다.

세라믹 패키징 기판 재료에는 주로 산화 알루미늄, 산화 베릴륨, 질화 알루미늄이 포함됩니다. 현재 알루미나 세라믹은 가장 성숙한 세라믹 포장재로, 우수한 내열성 및 전기 절연성과 성숙한 제조 및 가공 기술로 널리 사용됩니다.

미국, 일본 및 기타 국가에서는 다층 세라믹 기판을 개발하여 널리 사용되는 첨단 세라믹으로 만들었습니다. 현재 사용되는 세라믹 기판 재료에는 알루미나, 베릴륨 산화물, 질화 알루미늄, 실리콘 카바이드 및 멀라이트가 포함됩니다.

구조 및 제조 공정 측면에서 세라믹 기판은 고온 공소성 다층 세라믹 기판, 저온 공소성 세라믹 기판, 후막 세라믹 기판 등으로 나눌 수 있으며, 세라믹 기판은 고온 공소성 세라믹 기판과 저온 공소성 세라믹 기판으로 구분할 수 있습니다.

고온 소성 세라믹(HTCC)

세라믹 분말(질화 규소 분말, 알루미나 분말, 질화 알루미늄 분말)을 먼저 유기 결합제에 첨가하고 페이스트로 고르게 혼합 한 다음 스크레이퍼로 슬러리를 시트로 긁어 내고 건조 과정을 통해 슬러리를 녹색 슬러리로 형성 한 다음 각 층의 디자인에 따라 관통 구멍을 뚫고 스크린 인쇄 금속 페이스트를 사용하여 배선 및 구멍 채우기; 마지막으로 녹색 층을 오버레이하고 고온로 (1600 ℃)에 넣어 소결하십시오.

소결 온도가 높기 때문에 금속 도체 재료의 선택이 제한됩니다 (주로 텅스텐, 몰리브덴, 망간 및 융점은 높지만 전기 전도도가 낮은 기타 금속). 고온 소성 세라믹 기판의 생산 비용은 높고 열전도율은 일반적으로 20~200W/(m-℃)입니다(세라믹 분말 조성 및 순도에 따라 다름).

저온 공화 세라믹(LTCC)

저온 소성 세라믹 기판의 제조 공정은 고온 소성 다층 세라믹 기판의 제조 공정과 유사합니다. 차이점은 저온 소성 세라믹 기판의 알루미나 분말에 저융점 유리 재료의 질량 분율 30 ~ 30%를 혼합하여 소결 온도를 850 ~ 900 ℃로 낮추는 것입니다. 따라서 전도성이 좋은 금과 은을 전극 및 배선 재료로 사용할 수 있습니다.

그러나 저온 소성 세라믹 기판 유리 상이 세라믹 재료에 포함되어 있기 때문에 복합 열전도율은 2~3w/(m-℃)에 불과합니다. 게다가 저온 소성 세라믹 기판은 스크린 인쇄 기술을 채택하여 금속 회로를 만들기 때문에 그물 문제로 인해 정렬 오류가 발생할 수 있으며, 또한 다층 세라믹 적층 소결의 수축률이 다르기 때문에 수율에 영향을 미칩니다.

실제 생산에서는 패치 영역에 열 또는 전도성 구멍을 추가하여 저온 소성 세라믹 기판의 열 전도성을 향상시킬 수 있지만 비용이 증가한다는 단점이 있습니다. 세라믹 기판의 응용 분야를 확장하기 위해 일반적으로 다층 라미네이팅 및 공동 소성 기술을 적용하여 캐비티가있는 다층 구조를 생성하여 전자 장치의 밀폐 캡슐화 요구 사항을 충족하고 항공 우주와 같은 열악한 환경 및 광통신과 같은 고 신뢰성 요구 사항이있는 분야에서 널리 사용됩니다.

후막 세라믹 기판

고온 소성 다층 세라믹 기판 및 저온 소성 세라믹 기판과 비교하여 후막 세라믹 기판은 소성 후 세라믹 기판입니다. 준비 과정은 먼저 스크린 인쇄 기술로 세라믹 기판 표면에 금속 페이스트를 코팅하는 것이며, 건조 및 고온 소결 (700 ~ 800 ℃) 후에 준비 할 수 있습니다.

금속 페이스트는 일반적으로 금속 분말, 유기 수지 및 유리 분말로 구성됩니다. 소결된 금속 층의 두께는 10~20μm이며 최소 선폭은 0.3mm입니다. 성숙한 기술, 간단한 공정 및 저렴한 비용으로 인해 후막 세라믹 기판은 그래픽 정확도에 대한 요구 사항이 낮은 전자 패키징에 적용되었습니다.