基板材料

更新时间:2022-09-03 11:27

基板材料(substrate material)是制造半导体元件及印制电路板的基础材料,如半导体工业用的材料硅、砷化镓、硅外延针稼拓榴石等。由高纯度氧化铝(矾土)为主要原料经高压成型、高温烧成,再经切割、抛光制成的,陶瓷基片是制造厚膜、薄膜电路的基础材料。覆铜箔层压板(简称覆箔板)是制造印制电路板的基板材料,它除用作支撑各种元器件外,并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。

作用

封装基板是电子封装的重要组成部分,是芯片与外界电路之间的桥梁。基板在封装中起到以下作用:

①实现芯片与外界之间进行电流和信号的传输;

②对芯片进行机械的保护和支撑;

③是芯片向外界散热的主要途径;

④是芯片与外界电路之间空间上的过渡。

从材料的角度出发,常用的封装基板包括金属基板、陶瓷基板和有机基板。

组成及特点

金属基板是指由金属薄板、绝缘介质层和铜箔复合制成的金属基覆铜板。金属基板以其优异的散热性能、机械加工性能、电磁屏蔽性能、尺寸稳定性能、磁力性能及多功能性,广泛应用于电子元器件和集成电路支承材料和热沉(heat sinks)等方面,在功率电子器件(如整流管、晶闸管、功率模块、激光二极管、微波管等)、微电子器件(如计算机CPU、DSP芯片)中和微波通信、自动控制、电源转换、航空航天等领域发挥着重要作用。

传统的金属基板

传统的金属基电子封装材料包括因瓦合金、可伐合金、W、Mo、Al、Cu等,这些材料可以部分地满足上面所提到的要求,但仍存在许多不足。Invar是铁-钴-镍合金,Kovar是铁-镍合金,它们的加工性能良好,具有较低的热膨胀系数,但导热性能很差;Mo和W的热膨胀系数较低,导热性能远高于Invar和Kovar,而且强度和硬度很高,所以,Mo和W在电力半导体行业得到了普遍的应用。

但是,Mo和W价格昂贵,加工困难,可焊性差,密度大,而且导热性能比纯Cu要低得多,这就限制了其进一步应用。Cu和Al的导热导电性能很好,可是热膨胀系数过大,容易产生热应力问题。目.前的金属基板是指由金属薄板、绝缘介质层和铜(或铝)箔复合制成的金属基覆铜板。

选择标准

选择基板材料首先必须考虑到基板材料的电气特性,即基材的绝缘电阻、抗电弧性、击穿强度;其次要考虑其机械特性,即印制电路板的抗剪强度和硬度;另外还要考虑到价格和制造成本。

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