[發明專利]高強度高熱膨脹陶瓷基板材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810507528.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108610035B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李波;邊海勃
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于電子陶瓷封裝材料領域，具體高強度高熱膨脹陶瓷基板材料及其制備方法，適用于大規模集成電路芯片的陶瓷封裝，特別適于陶瓷球柵陣列(CBGA)封裝。本發明采用低溫共燒工藝，工藝簡便易行，且原材料綠色環保不含RoHS中限定污染物質，材料性能穩定；本發明通過對材料配方的重新設計，提供高強度高熱膨脹系數陶瓷基板材料介電性能優良：介電常數5～6，介電損耗小＜1.0×10^?3，抗彎強度為170?190MPa，楊氏模量高達60?70GPa，熱膨脹系數為10～11×10^?6/℃；能夠實現與特定熱膨脹系數PCB板的完美熱匹配，為IC器件封裝提供了一種極好的陶瓷基板材料；同時，該基板材料生產成本低廉，具有產業推廣效益。

技術領域

本發明屬于電子陶瓷封裝材料領域，涉及高強度高熱膨脹陶瓷基板材料及其制備方法，適用于大規模集成電路芯片的陶瓷封裝，特別適于陶瓷球柵陣列(CBGA)封裝。

背景技術

現代電子信息技術高速發展，極大地推動著電子器件向高性能、高可靠、低成本、小型化、便攜化及大眾化普及等方面發展。IC(集成電路)的發展極大地提高了電路的密度，一個IC芯片承載的電路功能密度比傳統的印刷電路大幾個數量級，特別是VLSI(超大規模集成電路)。而IC的優勢僅當其與其他的電阻器、電容器、多芯片混合電路等集成才能達到最佳，因此仍然需要對電路進行組裝，有時IC本身也需要將其封裝成器件以應對惡劣環境。IC封裝在國際上早已發展成為獨立的產業，并與IC設計、IC制造和芯片測試共同構成半導體產業的四大支柱。我國已自主研發出一批新型的封裝結構，但總體上來說，我國的電子封裝產業還是相當的落后。

90年代興起的球柵陣列封裝(BGA)技術是在基板的下面按陣列方式植出球形引腳，基板上裝配有芯片，是一種表面安裝型封裝。BGA封裝按基板的種類，主要分為PBGA(塑封BGA)和CBGA(陶瓷BGA)；陶瓷基板材料相比于塑料其優點在于：(1)有較低的介電常數和損耗，能提高信號的傳輸速率；(2)高電阻率，保證信號線間的絕緣性；(3)陶瓷材料熱導率比較高，在制作多層基板時能更好的散發熱量；(4)植球比塑料容易，I/O數大；(5)穩定性好，能用于對氣密性要求高的場合；(6)利用厚膜混合電路技術制成的多層陶瓷基板內能實現無源器件集成；因而比PBGA封裝密度更高。但在現今的普遍應用的陶瓷封裝材料中還存在著一系列問題：材料與電極材料以及芯片熱匹配性能差，基板材料的熱膨脹系數系列化太差，原料對環境有污染等。