高溫共燒陶瓷(HTCC)金屬漿料——鎢漿-第三代半導體產品介紹以及材料應用-晁元國際有限公司

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第三代半導體材料可以推展無線充電

高溫共燒陶瓷技術(HTCC)因其結構強度高、化學穩定性好、電熱性能優良、佈線密度高,所以近些年來得到了迅猛發展。金屬鎢不僅融點高,而且導電導熱性能優良,在高溫共燒技術領域得到廣泛應用。

一、鎢漿的組成

電子漿料是氧化物陶瓷金屬化的關鍵基礎材料。在多晶片組件中,高溫共燒陶瓷HTCC的電子漿料一般鎢漿料和鉬錳漿料。當前應用較多的鎢漿一般由粘接相、有機載體和鎢粉組成。

1、鎢粉
鎢粉作為功能相材料是決定漿料導電性能的主要因素,提供良好的導熱導電性能,熱膨脹係數很小,易通過調節與氧化鋁陶瓷基體匹配,防止金屬化過程中產生應力,為良好的封接提供了前提。

一般鎢粉的含量占導電漿料的 60%~90%。鎢粉的細微性、均勻性和表面形態對漿料的印刷性能和燒結性能影響很大。

2、無機粘結相

無機粘結相的首要作用是幫助燒結,使得在較低燒結溫度下得到良好的鎢導電膜,這是中溫活性法金屬化的基本原理;此外,用於高溫共燒厚膜鎢導體漿料一般在還原氣氛中燒成,這樣鎢表面沒有氧化層,與金屬鍵接合有利,但與陶瓷接合不利。所以氧化鋁共燒基板的厚膜鎢導體漿料技術中,通常在漿料中摻入粘結相,它起到粘接、固定和保護功能相的作用。
3、有機載體
有機載體又稱有機粘結劑,有機載體分為樹脂、溶劑、添加劑三部分,樹脂採用乙基纖維素,溶劑採用松油醇,根據需要加入表面活性劑、流平劑、消泡劑等有機添加劑。

有機載體的功能是把鎢漿、粘接劑及其他固體粉末混合分散成膏狀漿料,使其具有一定的粘稠性,從而很好的粘附在基板表面。在鎢漿中一般占5%~30%。有機載體不參與組膜,在半導體燒成過程中逐漸揮發和燃燒,但有機載體的組成和含量直接決定著漿料的粘度和觸變性兩個主要工藝參數,從而影響著漿料的印刷性能及烘乾-燒結時的收縮率。
 

二、鎢漿的製備

厚膜導電漿料的製備可以通過球磨﹑高速攪拌或者三軸研磨的方法來實現。其步驟是按比例稱取金屬化粉料和有機介質,通過機械攪拌或者研磨的方法將金屬化粉料分散到有機介質之中形成具有一定粘度和流變性,適合不銹鋼掩模填孔和絲網印刷的鎢漿料。

 

三、鎢漿的用途

因為燒結溫度高,HTCC不能採用金、銀、銅等低熔點金屬材料,而鎢熔點極高(3410℃),同時還具有良好的導電、導熱性能,不僅適合於常用的氧化鋁基板,與氮化鋁基板也能很好的匹配。因此,鎢漿在高溫共燒技術領域得到了廣泛的應用。

HTCC用鎢漿料相關生產廠家有Vibrantz、大研化學、六方鈺成、艾森達、蘇州泓湃、海外華昇等。部分企業自產自用。

陶瓷封裝產業鏈從晶片、陶瓷封裝產品(陶瓷外殼、基板及覆銅板等)、封裝環節到最終封裝成型的電子產品,如光通信元件、汽車 ECU、雷射雷達、圖像感測器、功率半導體等;設備方面包括裝片機、固晶機、塑封機、鍵合機、檢測設備等;材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、金屬漿料、引線框架、包封材料、鍵合絲等。