中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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高溫共燒陶瓷（HTCC，High Temperature co-fired Ceramic）是將陶瓷粉與溶劑、粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑等添加劑混合成漿料，通過流延成型技術(shù)得到生瓷帶，將其裁切為固定大小膜片后進(jìn)行激光打孔，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將鎢、鉬、鉬-錳等金屬對(duì)各層進(jìn)行填孔和線路設(shè)計(jì)，再將生坯疊層、壓合、切割，在1500~1850°C的濕 N2/H2 氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，最終實(shí)現(xiàn)不同層之間垂直互連，完成金屬與陶瓷連接的一種方法。HTCC技術(shù)的產(chǎn)品工藝流程具有多樣化的特點(diǎn)，根據(jù)下游不同種類產(chǎn)品的需求，工藝會(huì)存在一定差異。目前HTCC技術(shù)廣泛應(yīng)用在陶瓷封裝、發(fā)熱體、傳感器等領(lǐng)域。
圖1 典型的多層陶瓷基板的制造過程
1.陶瓷封裝
高溫共燒陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、布線密度高、化學(xué)性能穩(wěn)定、散熱系數(shù)高和材料成本低等優(yōu)點(diǎn)，在熱穩(wěn)定性要求更高、高溫?fù)]發(fā)性氣體要求更小、密封性要求更高的封裝領(lǐng)域，得到了更為廣泛的應(yīng)用。HTCC陶瓷封裝產(chǎn)品類型有陶瓷多層基板和陶瓷封裝管殼。常見的基板類產(chǎn)品有聲表濾波器基板、雙工器封裝基板等；管殼類產(chǎn)品有光通訊器件外殼、無(wú)線功率器件外殼等。
圖2 HTCC陶瓷基板和管殼，來源：佳利電子
陶瓷多層基板可用于傳感器封裝，表面實(shí)裝封裝，MEMS用封裝，光通信封裝，LED封裝等；陶瓷管殼封裝主要應(yīng)用在光通信、圖像傳感器、紅外線/紫外線傳感器、無(wú)線功率器件、工業(yè)激光器、固體繼電器、光耦器件、微波器件、霍爾器件、電源、MEMS等封裝，滿足這些電子器件能在耐惡劣環(huán)境下的使用可靠性。
2.加熱體
HTCC 加熱體是通過將鎢、鉬、錳等高熔點(diǎn)金屬電阻漿料印在陶瓷片上，通過引腳與電路形成回路，在通電后產(chǎn)生熱量的一種新型、環(huán)保、高效、節(jié)能的陶瓷發(fā)熱元件，別名MCH 發(fā)熱片。HTCC 加熱體解決了普通電熱絲或者 PTC 發(fā)熱絲等功率大而發(fā)熱效率不高、熱量損失大、絕緣性難達(dá)標(biāo)等弊端，可用于各種加熱領(lǐng)域，如暖風(fēng)機(jī)、干衣機(jī)、暖風(fēng)空調(diào)、加濕器、電子煙等。
圖3 氧化鋁陶瓷發(fā)熱體，圖源：東莞國(guó)研
3.傳感器
HTCC陶瓷可用于多種傳感器，例如氧傳感器、位移傳感器、壓力傳感器等。其中用鉑與陶瓷高溫共燒得到的氧傳感器是電噴汽車三元催化轉(zhuǎn)化必不可少元件。
圖4 氮氧傳感器芯片，來源：四方光電
圖5 氮氧傳感器陶瓷芯片結(jié)構(gòu)
