氧化铝陶瓷金属化的界面性能

1

作者 淦作腾 杨梦想 +1 位作者 刘林杰 杨德明 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期32-38,共7页

金属/陶瓷界面性能是陶瓷基板应用可靠性的重要影响因素。为了得到均匀致密且结合良好的金属/陶瓷界面,以丝网印刷方式制作了基材为Al_(2)O_(3)的钨金属化层,通过调整钨金属化浆料中无机氧化物Al_(2)O_(3)粉的质量分数,研究了无机氧化... 金属/陶瓷界面性能是陶瓷基板应用可靠性的重要影响因素。为了得到均匀致密且结合良好的金属/陶瓷界面,以丝网印刷方式制作了基材为Al_(2)O_(3)的钨金属化层,通过调整钨金属化浆料中无机氧化物Al_(2)O_(3)粉的质量分数,研究了无机氧化物内不同Al_(2)O_(3)质量分数对金属化层微观形貌、金属化层与陶瓷结合强度的影响,并探究了金属化层的烧结机理。结果显示:金属化层主要由金属骨架与玻璃相组成,其与陶瓷基体的结合强度与Al_(2)O_(3)质量分数呈现出强相关性。实验表明,无机氧化物中Al_(2)O_(3)质量分数为90%时拉力最大,为29.1N,相较于质量分数为20%时提升50%以上。在无机氧化物总占比相同的条件下,不同Al_(2)O_(3)质量分数对浆料印刷性能和方阻影响较小。研究结果为氧化铝陶瓷金属化的制作与应用提供了参考。 展开更多

关键词 金属化 陶瓷界面 结合强度 微观形貌 方阻

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑布线-通孔的陶瓷封装基板嵌入式微流道设计

2

作者 彭博 王明阳 +2 位作者 淦作腾 刘林杰 杜平安 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3899-3906,共8页

芯片热流密度持续增加对封装散热提出了新的挑战,液冷微流道散热技术是解决封装热控制问题的重要研究方向.针对陶瓷封装高功耗芯片散热需求,本文提出在陶瓷基板上嵌入微流道,以缩短芯片与热沉距离,降低热阻,同时减小热控系统体积,实现... 芯片热流密度持续增加对封装散热提出了新的挑战,液冷微流道散热技术是解决封装热控制问题的重要研究方向.针对陶瓷封装高功耗芯片散热需求,本文提出在陶瓷基板上嵌入微流道,以缩短芯片与热沉距离,降低热阻,同时减小热控系统体积,实现热控、电气互连与结构的集成.嵌入式微流道结构设计的关键是如何考虑基板上的密集布线和通孔,避免布线、通孔和微流道的相互干涉.考虑布线和通孔的微流道结构,提出了微流道-布线-通孔的陶瓷基板一体化工艺方法.测试结果表明,微流道层位置的影响大于结构参数影响,微流道入口主流道汇流层与散热层应设计在同一结构层.设计的微流道陶瓷基板满足功耗100 W的芯片散热要求. 展开更多

关键词 布线 通孔 微流道 陶瓷封装 散热

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温共烧陶瓷封装外壳生瓷加工精度的控制

3

作者 王灿 淦作腾 +3 位作者 张世伟 韩永年 李庆民 张家豪 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期73-79,共7页

高温共烧陶瓷(HTCC)封装外壳内部布线的位置精度直接影响着内部线路的稳定性。简述了陶瓷封装外壳加工工艺流程和在生瓷加工阶段影响位置精度的主要因素,包括生瓷料片加工形变特性及冲孔工艺、印刷工艺及叠片工艺的加工精度等。重点分... 高温共烧陶瓷(HTCC)封装外壳内部布线的位置精度直接影响着内部线路的稳定性。简述了陶瓷封装外壳加工工艺流程和在生瓷加工阶段影响位置精度的主要因素,包括生瓷料片加工形变特性及冲孔工艺、印刷工艺及叠片工艺的加工精度等。重点分析了生瓷片预处理、冲孔设备选择及工作台移动参数、印刷高度及叠片工艺对陶瓷封装外壳内部布线位置精度的影响。通过实验研究得到改善陶瓷封装外壳内部布线位置精度的关键数据。生瓷带料预处理工艺采用等静压机预压方式,以100psi(1psi≈6895Pa)的压力对生瓷料片进行2~3min预压,提高带料密度,减小生瓷加工过程中的变形;冲孔工艺选用激光冲孔方式,通过调整激光冲孔设备加工参数(工作台移动速度200mm/s),提高冲孔设备工作台移动位置精度,进而提升冲孔位置精度;印刷工艺采用丝网印刷方式和电荷耦合器件(CCD)自动对位方式,并通过规范印刷高度(2mm左右),提升印刷位置精度;叠片工艺中通过先叠片再去膜的方式提升叠片精度。最终实现层间布线位置精度≤20μm的陶瓷封装外壳的生产。 展开更多

关键词 高温共烧陶瓷(HTCC) 位置精度 预处理 生瓷工艺 丝网印刷

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温共烧陶瓷大深径比通孔填充工艺改良

4

作者 刘曼曼 淦作腾 +5 位作者 杨德明 马栋栋 程换丽 王杰 刘冰倩 郭志伟 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期52-57,共6页

通孔填充是高温共烧陶瓷(HTCC)制作流程中的关键工艺之一,直接影响着元件内部不同层之间电气连接的可靠性。此工艺主要是对冲孔后的陶瓷片进行通孔金属化,即将具有导通作用的金属浆料填充进通孔内。随着通孔深径比增大,常规通孔填充技... 通孔填充是高温共烧陶瓷(HTCC)制作流程中的关键工艺之一,直接影响着元件内部不同层之间电气连接的可靠性。此工艺主要是对冲孔后的陶瓷片进行通孔金属化,即将具有导通作用的金属浆料填充进通孔内。随着通孔深径比增大,常规通孔填充技术无法保证通孔填充质量,通孔填充工艺急需改良。影响通孔填充质量的因素较多,分析了浆料黏度、填孔压力、刮刀速度、刮刀硬度对大深径比通孔填充质量的影响。研究结果表明调整填孔压力、调整浆料黏度及降低刮刀速度均能改善通孔填充效果;刮刀硬度对填孔效果影响较大,当刮刀硬度降低至邵氏A60°~A70°时可保证大深径比通孔填充质量。这一研究结果可为高温共烧陶瓷填孔工艺中通孔填充质量的改善提供参考。 展开更多

关键词 高温共烧陶瓷(HTCC) 大深径比 通孔填充 刮刀硬度 浆料黏度 填孔压力 刮刀速度

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温共烧陶瓷精细线条批量印刷工艺

5

作者 王杰 淦作腾 +5 位作者 马栋栋 刘洋 程换丽 刘曼曼 闫昭朴 段强 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期67-72,共6页

当前,丝网印刷厚膜工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺,高密度陶瓷封装外壳的典型埋层布线线宽/线间距要求已达到45μm/45μm,为满足精细线条批量印刷要求,主要从原材料、网版和印刷工艺参数等方面分析了影响精细丝网印... 当前,丝网印刷厚膜工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺,高密度陶瓷封装外壳的典型埋层布线线宽/线间距要求已达到45μm/45μm,为满足精细线条批量印刷要求,主要从原材料、网版和印刷工艺参数等方面分析了影响精细丝网印刷质量的因素。通过选用窄线径丝网规范(<15μm)的精密印刷网版,并调节浆料黏度至合适范围,同时优化印刷工艺参数,将印刷速度调整到250~300mm/s,减少了孔隙、断路、扩散等线条缺陷,印刷出状态优异的45μm线宽精细线条,从而实现45μm/45μm线宽/线间距的批量印刷,满足了高密度陶瓷封装外壳工艺要求。 展开更多

关键词 厚膜 丝网印刷 精细印刷 高密度陶瓷封装外壳 高温共烧陶瓷(HTCC) 网版

在线阅读 下载PDF 职称材料

双面腔体结构的HTCC层压模具设计实现

6

作者 程换丽 淦作腾 +2 位作者 马栋栋 王杰 刘曼曼 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期39-44,共6页

高温共烧陶瓷(HTCC)双面腔体在加工时极易发生变形,严重时可导致产品无法正常加工。在HTCC制备过程中,层压工艺是影响HTCC双面腔体形变的最重要的工艺。针对HTCC双面腔体加工时发生的形变问题,设计了一种全新的层压模具,并对其销钉结构... 高温共烧陶瓷(HTCC)双面腔体在加工时极易发生变形,严重时可导致产品无法正常加工。在HTCC制备过程中,层压工艺是影响HTCC双面腔体形变的最重要的工艺。针对HTCC双面腔体加工时发生的形变问题,设计了一种全新的层压模具,并对其销钉结构进行优化。与传统的层压模具相比,新的层压模具具有双面腔体配合带底座销钉的特点,其能够大幅提高双面腔体结构HTCC层压一致性,解决传统层压模具存在的腔体变形问题。同时,通过调节销钉底座尺寸,改善了双面腔体结构HTCC的层压压痕问题。当底座直径为9~12mm时,可有效保证双面腔体的层压效果。上述结果为后续双面腔体结构HTCC加工提供了参考。 展开更多

关键词 高温共烧陶瓷(HTCC) 层压 模具 双面腔体 销钉 变形

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光加工氧化铝生瓷微结构制备方法

7

作者 马栋栋 淦作腾 +3 位作者 张鑫磊 王杰 程换丽 刘曼曼 《微纳电子技术》 CAS 2024年第8期45-51,共7页

Al_(2)O_(3)陶瓷具备机械强度高、耐热性好、耐腐蚀的优势。基于激光减材加工技术,介绍了Al_(2)O_(3)生瓷激光减材加工的基本原理。通过建立激光能量密度模型,计算改变激光加工参数时的激光能量密度,从而对加工深度进行预测。通过对比... Al_(2)O_(3)陶瓷具备机械强度高、耐热性好、耐腐蚀的优势。基于激光减材加工技术,介绍了Al_(2)O_(3)生瓷激光减材加工的基本原理。通过建立激光能量密度模型,计算改变激光加工参数时的激光能量密度,从而对加工深度进行预测。通过对比激光加工功率、填充间距、扫描速度和激光重复频率的实验结果,分析了不同加工参数对Al_(2)O_(3)生瓷加工深度和表面粗糙度的影响规律。实验结果表明,通过使用合适的加工参数,在Al_(2)O_(3)生瓷上可制备深度12~280μm和表面粗糙度0.5~1.0μm的腔体。单脉冲能量是影响Al_(2)O_(3)生瓷加工深度的主要因素。在激光能量密度不变的情况下,单脉冲能量(20~200μJ)越高,加工深度越深。该研究验证了激光减材加工技术在Al_(2)O_(3)生瓷腔体直接成型加工中的可行性,推动了激光加工腔体技术在陶瓷封装外壳中的应用。 展开更多

关键词 激光减材加工 Al_(2)O_(3)生瓷 加工深度 表面粗糙度 单脉冲能量

在线阅读 下载PDF 职称材料

放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料 被引量：21

8

作者 淦作腾 任淑彬 +3 位作者 沈晓宇 何新波 曲选辉 郭佳 《粉末冶金材料科学与工程》 EI 2010年第1期59-63,共5页

通过真空镀铬对金刚石颗粒进行表面改性,采用放电等离子烧结法(SPS)制备改性金刚石/Cu复合材料;研究金刚石的体积分数、工艺参数以及金刚石颗粒表面改性对复合材料导热性能的影响。结果表明,烧结温度、混料时间以及金刚石颗粒的体积分... 通过真空镀铬对金刚石颗粒进行表面改性,采用放电等离子烧结法(SPS)制备改性金刚石/Cu复合材料;研究金刚石的体积分数、工艺参数以及金刚石颗粒表面改性对复合材料导热性能的影响。结果表明,烧结温度、混料时间以及金刚石颗粒的体积分数都会影响材料的致密度,金刚石颗粒的体积分数还会影响材料的界面热阻,而致密度和界面热阻是影响该复合材料导热性能的2个重要因素;对金刚石颗粒进行真空镀铬表面改性,可改善颗粒与铜基体的润湿性,降低界面热阻。在一定的工艺条件下,镀铬金刚石体积分数为60%时,改性金刚石/Cu复合材料具有很高的致密度,其热导率达到503.9W/(m.K),与未改性的金刚石/Cu复合材料相比,热导率提高近2倍,适合做为高导热电子封装材料。 展开更多

关键词 金刚石/Cu复合材料 SPS 热导率 致密度

在线阅读 下载PDF 职称材料

微系统封装陶瓷外壳结构可靠性设计研究

9

作者 杨振涛 余希猛 +4 位作者 于斐 段强 陈江涛 淦作腾 张志忠 《电子质量》 2024年第6期68-72,共5页

由于微系统的集成芯片多、密度大且可靠性要求高,因此大部分微系统采用封装密度高、电热性能好且气密性好的陶瓷封装,封装管壳和基板为一体化设计,大大节省了布局空间。陶瓷外壳作为微系统的载体,其结构可靠性对微系统的性能起至关重要... 由于微系统的集成芯片多、密度大且可靠性要求高,因此大部分微系统采用封装密度高、电热性能好且气密性好的陶瓷封装,封装管壳和基板为一体化设计,大大节省了布局空间。陶瓷外壳作为微系统的载体,其结构可靠性对微系统的性能起至关重要的作用,因此基于高密度多层共烧陶瓷技术体系,采用有限元分析软件,对微系统外壳的结构可靠性进行了系统仿真研究,形成了适用于微系统封装的大尺寸、高可靠外壳的结构设计规则。采用该规则设计的微系统具有高可靠、高密度、高性能、低功耗和设计周期短等优势。 展开更多

关键词 微系统 多层共烧陶瓷 热膨胀系数 结构可靠性 有限元分析 仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温环境用陶瓷封装外壳研究

10

作者 杨振涛 余希猛 +2 位作者 段强 淦作腾 张志忠 《电子质量》 2024年第4期75-79,共5页

主要对高温电子器件的应用领域和高温封装用陶瓷封装外壳的研究进展进行了介绍,同时对传统陶瓷外壳的高温性能进行了研究。研究结果表明,传统陶瓷外壳的材料及金属化体系在高温环境下会发生显著变化,外壳寄生参数会随着环境温度的升高... 主要对高温电子器件的应用领域和高温封装用陶瓷封装外壳的研究进展进行了介绍,同时对传统陶瓷外壳的高温性能进行了研究。研究结果表明,传统陶瓷外壳的材料及金属化体系在高温环境下会发生显著变化,外壳寄生参数会随着环境温度的升高而增大,长时间的高温环境还会导致外壳金层氧化变色、金层与陶瓷间分层和产生气泡甚至脱落等问题,无法满足高温环境的使用需求。因此,需要开发出一种新的金属化体系和与之相匹配的材料体系,来解决现有陶瓷外壳在高温环境下无法使用的技术问题。 展开更多

关键词 高温电子器件 封装 陶瓷外壳 高温环境

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温共烧陶瓷微流道工艺特性 被引量：7

11

作者 彭博 高岭 +4 位作者 刘林杰 淦作腾 王明阳 杜平安 郑镔 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第5期443-447,共5页

功率芯片kW/cm^(2)量级的热流密度给其热管理带来了严峻挑战,液冷微流道散热技术是解决热管理问题的重要研究方向。针对陶瓷封装中的应用需求,对高温共烧陶瓷(HTCC)中微流道工艺特性进行了研究。通过微流道设计、工艺流程设计、制备加... 功率芯片kW/cm^(2)量级的热流密度给其热管理带来了严峻挑战,液冷微流道散热技术是解决热管理问题的重要研究方向。针对陶瓷封装中的应用需求,对高温共烧陶瓷(HTCC)中微流道工艺特性进行了研究。通过微流道设计、工艺流程设计、制备加工和测试,分析了结构参数对加工质量的影响,明确了微流道与芯片之间的陶瓷体厚度为0.30 mm,微流道宽度应≥0.10 mm,微流道间距需根据不同微流道宽度进行设计,微流道长度为非敏感要素。选择适当的结构参数可保证微流道的成形质量和加工精度,为微流道设计和工程化应用提供参考。 展开更多

关键词 高温共烧陶瓷(HTCC) 液冷 微流道 工艺 散热

在线阅读 下载PDF 职称材料

界面对封装用金刚石/铝复合材料性能的影响 被引量：4

12

作者 冯达 淦作腾 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期781-785,共5页

通过对表面改性后的金刚石同铝粉进行烧结,对比研究了不同的界面层对复合材料导热率的影响。实验表明,通过表面改性制备的镀Ti金刚石/Al复合材料,在同样制备条件下其热导率和致密度性能优于表面未镀覆的金刚石/Al复合材料。金属基体中,S... 通过对表面改性后的金刚石同铝粉进行烧结,对比研究了不同的界面层对复合材料导热率的影响。实验表明,通过表面改性制备的镀Ti金刚石/Al复合材料,在同样制备条件下其热导率和致密度性能优于表面未镀覆的金刚石/Al复合材料。金属基体中,Si元素的添加能有效降低烧结体的烧结温度,但是其热导率低于基体中未添加杂质元素的镀Ti金刚石/Al复合材料。金刚石/Al复合材料的热导率同界面结构有关,镀覆合适的金属元素能有效改善金刚石对铝的润湿性,降低界面热阻,从而能有效提高金刚石/铝复合材料的导热率。 展开更多

关键词 金刚石/铝复合材料 表面改性 导热率 致密度 界面热阻

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温共烧陶瓷层间对位精度提升研究

13

作者 王杰 淦作腾 +4 位作者 马栋栋 程换丽 刘曼曼 刘洋 段强 《微纳电子技术》 2025年第4期160-164,共5页

当前微孔互连工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺技术,高密度陶瓷封装外壳的埋层孔径已达50μm。为实现50μm孔径层间对位精度提升,系统研究了销钉数量和销钉间距对对位精度的影响。研究结果表明,销钉数量越多,微孔互连... 当前微孔互连工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺技术,高密度陶瓷封装外壳的埋层孔径已达50μm。为实现50μm孔径层间对位精度提升,系统研究了销钉数量和销钉间距对对位精度的影响。研究结果表明,销钉数量越多,微孔互连精度越高;销钉间距越小,微孔互连精度越高;通过选用销钉间距100 mm和销钉数量15的方案,可实现孔径50μm微孔对位精度<25μm下合格率90%,为高密度HTCC封装外壳的微孔互连工艺提供了技术支撑。 展开更多

关键词 高密度陶瓷封装外壳 微孔互连 销钉 层间对位精度 高温共烧陶瓷(HTCC)

在线阅读 下载PDF 职称材料