第四章 微电子封装的基板技术(2)

1、 4.1 概论概论 4.2 基板分类基板分类 4.3 有机基板有机基板 4.4 陶瓷基板陶瓷基板 4.5 低温共烧陶瓷基板低温共烧陶瓷基板 4.6 其他类型的无机基板其他类型的无机基板 4.7 复合基板复合基板 4.5 低温共烧陶瓷基板低温共烧陶瓷基板(LTCC) 1. 概述概述 前面讨论的前面讨论的氧化铝、莫来石、氮化铝和氧化铍氧化铝、莫来石、氮化铝和氧化铍等等 基板，由于其烧结温度在基板，由于其烧结温度在1500-1900 0C，图形布线，图形布线 若采用同时烧成法，则导体材料只能选择若采用同时烧成法，则导体材料只能选择难容金属难容金属 Mo和和W等；为了防止其氧化，需要在等；为了防止其氧

2、化，需要在氮等保护性气氮等保护性气 氛及氢等还原性气氛中氛及氢等还原性气氛中烧成，这样势必造成一系列烧成，这样势必造成一系列 难解决的问题。难解决的问题。 主要体现在以下几个方面：主要体现在以下几个方面： (1)共烧需要在还原性气氛中进行，共烧需要在还原性气氛中进行，增加工艺难度增加工艺难度， 烧结温度过高，需要采用烧结温度过高，需要采用特殊烧结炉特殊烧结炉； (2)由于由于Mo和和W本身的本身的电阻率较高电阻率较高，布线电阻大，布线电阻大， 信号传输容易造成失真，增大损耗、布线细化受到信号传输容易造成失真，增大损耗、布线细化受到 了限制；了限制； (3)介质材料的介质材料的介电常数都偏大介电

3、常数都偏大，因此会增大信号传，因此会增大信号传 输延迟时间，特别不适用于超高频电路；输延迟时间，特别不适用于超高频电路； (4) 氧化铝的热膨胀系数与氧化铝的热膨胀系数与Si的热膨胀系数的热膨胀系数相差太相差太 大大，若用于裸片实装，则热循环过程中产生的热应，若用于裸片实装，则热循环过程中产生的热应 力不易解决。力不易解决。 2. 低温共烧陶瓷低温共烧陶瓷 为了解决上述问题，开发了为了解决上述问题，开发了玻璃与陶瓷混合共玻璃与陶瓷混合共 烧烧的低温共烧陶瓷基板的低温共烧陶瓷基板(low temperature co- fired ceramic substrate), 其烧结温度在其烧结温度在

4、900 0C左左 右，导线布线材料采用右，导线布线材料采用电阻率低的电阻率低的Au、Ag、Ag- Pt、Cu等，可实现等，可实现微细化布线微细化布线，其中贵金属浆料，其中贵金属浆料 可在大气中烧成。可在大气中烧成。 特别是共烧基板材料的特别是共烧基板材料的介电常数较低介电常数较低；热膨胀；热膨胀 系数通过系数通过调整材料成分及结构调整材料成分及结构可以与可以与Si的热膨胀的热膨胀 系数接近，而且容易实现多层化；具有系数接近，而且容易实现多层化；具有足够强的足够强的 机械强度机械强度。 而且而且LTCC制造工艺的发展趋势是制造工艺的发展趋势是小孔，细线和小孔，细线和 高布线密度高布线密度； 另外

5、，另外，LTCC材料的发展方向是材料的发展方向是开发成本更低、开发成本更低、 性能更高的新型生瓷带系统性能更高的新型生瓷带系统，以及，以及零收缩生瓷带和零收缩生瓷带和 用于高频的低损耗生瓷带用于高频的低损耗生瓷带。 近年来，近年来，LTCC基板发展很快，在基板发展很快，在高性能封装高性能封装、 高速高速MCM封装封装，以及，以及BGA、CSP等高密度封装等高密度封装中中 应用越来越多。应用越来越多。 因此，低温共烧陶瓷技术具有一系列的优点。因此，低温共烧陶瓷技术具有一系列的优点。 主要体现在以下几个方面：主要体现在以下几个方面： (1)陶瓷材料具有陶瓷材料具有优良的高频优良的高频Q特性特性，使

6、用频率可高，使用频率可高 达几十达几十GHz； (2)使用使用电导率高的金属材料作为导体材料电导率高的金属材料作为导体材料，有利，有利 于提高电路系统的品质因子；于提高电路系统的品质因子； (3)可以制作可以制作线宽小于线宽小于50um的精细结构电路的精细结构电路； (4)可适应可适应大电流及耐高温特性要求大电流及耐高温特性要求，并具备比普，并具备比普 通通PCB电路基板更优良的热传导性；电路基板更优良的热传导性； (5)具有具有较好的温度特性较好的温度特性，如较小的热膨胀系数，如较小的热膨胀系数， 较小的介电常数和温度系数；较小的介电常数和温度系数； (6)可以制作可以制作层数很高的电路基板

7、层数很高的电路基板，并可将多个无，并可将多个无 源元件埋入其中，有利于提高电路的组装密度；源元件埋入其中，有利于提高电路的组装密度； (7)能能集成的元件种类多、参量范围大集成的元件种类多、参量范围大，除，除R、L、 C外，还可以将外，还可以将MEMS器件、敏感元件、器件、敏感元件、EMI抑制抑制 元件、电路保护元件等元件、电路保护元件等集成在一起；集成在一起； (8)可以在层数很高的可以在层数很高的三维电路基板三维电路基板上，用多种方上，用多种方 式键连式键连IC和各种有源器件，实现无源和各种有源器件，实现无源/有源集成；有源集成； (9)可靠性高，耐高温、高湿、冲振，可用于恶劣可靠性高，耐

8、高温、高湿、冲振，可用于恶劣 环境；环境； (10)非连续式的生产工艺非连续式的生产工艺，允许对生坯基板进行检，允许对生坯基板进行检 查，从而提高成品率，降低生产成本；查，从而提高成品率，降低生产成本； (11)可可采高导电材料进行多层金属化布线采高导电材料进行多层金属化布线。 3. LTCC基板应具有的性能基板应具有的性能 低温共烧陶瓷多层基板低温共烧陶瓷多层基板，顾名思义，应具有的，顾名思义，应具有的 最重要性能应该是，在兼顾其他性能的基础上，最重要性能应该是，在兼顾其他性能的基础上， 能做到能做到低温烧成低温烧成。 那么，多高的温度算低温呢？电阻率比较低的那么，多高的温度算低温呢？电阻率

9、比较低的 金属金属Ag、Au、Cu等，其熔点都在等，其熔点都在1100 0C以下以下， 一般以此作为低温的标准。若利用共烧法制作多一般以此作为低温的标准。若利用共烧法制作多 层板，则层板，则基板的烧结温度必须能控制在基板的烧结温度必须能控制在850-950 0C。 。 由于由于采用采用Ag、Au、Cu等低电阻率材料等低电阻率材料，电路，电路 图形可以做到图形可以做到更加微细更加微细，便于高密度布线。，便于高密度布线。 为适应高速电路的要求，必须为适应高速电路的要求，必须降低信号延迟时间降低信号延迟时间， 即必须即必须降低介质材料的介电常数降低介质材料的介电常数。 另外，在另外，在MCM中由于中

10、由于采用大尺寸采用大尺寸LSI芯片的裸芯片的裸 芯片芯片实装，实装工程及实际工作状态都处于实装，实装工程及实际工作状态都处于热循环热循环 中中。因此，为确保。因此，为确保焊接部位的可靠性并保护芯片焊接部位的可靠性并保护芯片， 基板材料必须做到与基板材料必须做到与LSI芯片的热膨胀系数尽量接芯片的热膨胀系数尽量接 近近。 再者，在基板组装，实装等工程中会承受各种再者，在基板组装，实装等工程中会承受各种 各样的各样的机械应力和热应力机械应力和热应力，因此材料也必须有，因此材料也必须有足够足够 的强度的强度。 综合起来，对综合起来，对LTCC基板的主要要求如下：基板的主要要求如下： (1)烧成温度必

11、须能控制在烧成温度必须能控制在950 0C下；下； (2)介电常数要低；介电常数要低； (3)热膨胀系数要与搭载芯片的热膨胀系数相接近；热膨胀系数要与搭载芯片的热膨胀系数相接近； (4)有足够的机械强度；有足够的机械强度； 4. LTCC种类与特点种类与特点 为了实现上述玻璃基板的性能，研究开发了各种为了实现上述玻璃基板的性能，研究开发了各种 各样的组合系统，下面针对几种各样的组合系统，下面针对几种现正开发或已到达现正开发或已到达 实用化实用化的的玻璃陶瓷基板系统材料的种类和特性玻璃陶瓷基板系统材料的种类和特性作简作简 要的介绍。要的介绍。 (1)硼硅酸铅玻璃硼硅酸铅玻璃-Al2O3 系系 由

12、由硼硅酸铅晶化玻璃硼硅酸铅晶化玻璃(质量分数质量分数45%)和和Al2O3 (质质 量分数量分数55%)组成的组成的玻璃陶瓷粉末玻璃陶瓷粉末在在850-950 0C以下以下 烧成。其中，烧成。其中，930 0C左右烧成材料的左右烧成材料的最大弯曲强度最大弯曲强度 为为350MPa，与与Al2O3不相上下不相上下 。 一般认为，高强度的原因在于烧结过程中，一般认为，高强度的原因在于烧结过程中， Al2O3 与玻璃界面发生反应与玻璃界面发生反应，生成新的，生成新的晶相富硅高岭晶相富硅高岭 石石所致。这种材料的所致。这种材料的缺点是含有铅。缺点是含有铅。 (2)硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃+石英玻璃石英玻璃

13、+堇青石系堇青石系 基板材料组成质量分数为：基板材料组成质量分数为：硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃65%、石、石 英玻璃英玻璃15%、堇青石、堇青石20%。 在该组成下，在该组成下，烧成体的热膨胀系数为烧成体的热膨胀系数为4.4。这种玻这种玻 璃陶瓷的特点是具有璃陶瓷的特点是具有低介电常数以及热膨胀系数可低介电常数以及热膨胀系数可 控制在与硅相近的水控制在与硅相近的水平。平。 (3)硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃- Al2O3-镁橄榄石系镁橄榄石系 该系统可达到最高密度的组成为：该系统可达到最高密度的组成为： Al2O3 35%、 镁橄榄石镁橄榄石25%、硼硅酸玻璃、硼硅酸玻璃40%。 在该组成下，在该组成下，

14、900 0C烧成时相对密度可达烧成时相对密度可达97%， 这种基板的弯曲强度为这种基板的弯曲强度为200MPa，介电常数为介电常数为6.5， 热膨胀系数为热膨胀系数为6.0*10-6/ 0C (4)硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃- Al2O3系系 该系统最佳组成该系统最佳组成:Al2O3 50%和硼硅酸玻璃和硼硅酸玻璃50%， 900 0C烧成体烧成体的的热膨胀系数为热膨胀系数为4.0*10-6/ 0C，弯曲强度，弯曲强度 为为245MPa。这种系统玻璃陶瓷的。这种系统玻璃陶瓷的最佳烧成温度也随最佳烧成温度也随 硼硅酸玻璃的含量而变化硼硅酸玻璃的含量而变化。 (5)硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃- Al2O3处理

15、的氧化锆系处理的氧化锆系 该系统玻璃陶瓷的组成以该系统玻璃陶瓷的组成以硼硅酸玻璃质量分数硼硅酸玻璃质量分数 (40%-60%), Al2O3处理的氧化锆质量分数处理的氧化锆质量分数(40%-60%) 为最佳，为最佳，900 0C烧成烧成。 该材料的特点是在该材料的特点是在相当宽的温度范围内相当宽的温度范围内，其，其热膨热膨 胀系数与胀系数与GaAs单晶的热膨胀系数相近单晶的热膨胀系数相近。因此，它可。因此，它可 作为作为HEMP(高电子迁移率三极管高电子迁移率三极管)的实装基板的实装基板。 5. LTCC基板制造工艺基板制造工艺 LTCC介质材料主要由介质材料主要由玻璃玻璃/陶瓷组成陶瓷组成，

16、与，与有机粘有机粘 合剂、增塑剂和有机溶剂等有机载体充分混合合剂、增塑剂和有机溶剂等有机载体充分混合后，后， 流延成流延成厚度精确而且致密的生瓷片厚度精确而且致密的生瓷片，在生瓷片上利，在生瓷片上利 用用激光打孔或机械钻孔激光打孔或机械钻孔后后填充厚膜导体浆料填充厚膜导体浆料，作为，作为 层与层之间的互连的通路，在每一层上层与层之间的互连的通路，在每一层上印刷厚膜金印刷厚膜金 属化图形属化图形，多层之间对准后，多层之间对准后热压或包封液压热压或包封液压，在经，在经 排胶烧结排胶烧结，形成具有，形成具有独立结构的多层基板独立结构的多层基板。 LTCC多层基板的工艺流程多层基板的工艺流程 在制造过

17、程具体工艺要求如下：在制造过程具体工艺要求如下： (1)流延流延 要求流延出的要求流延出的生瓷片致密并且厚度均匀生瓷片致密并且厚度均匀，生膜片，生膜片 的的宽度不小于宽度不小于110mm，且具有足够的强度，且具有足够的强度。 (2)打孔打孔 打孔主要有三种方法：打孔主要有三种方法：钻孔钻孔、冲孔冲孔和和激光打孔激光打孔。 钻孔法：钻孔法：打孔速递为打孔速递为3-5孔孔/s，精度为正负，精度为正负50um，最，最 小孔径一般在小孔径一般在0.25mm以上。以上。 冲孔法：冲孔法：打孔速度为打孔速度为8-10孔孔/s，精度为正负，精度为正负10um， 最小孔径可达最小孔径可达0.05mm。 激光打

18、孔法：激光打孔法：打孔速度为打孔速度为250-300孔孔/s，精度为正负，精度为正负 25um，最小孔径可达，最小孔径可达0.1mm。 (3)通孔填充通孔填充 通孔填充的方法一般有三种：通孔填充的方法一般有三种：丝网印刷丝网印刷、掩模印掩模印 刷和流延型印刷刷和流延型印刷。通过浆料应有良好的。通过浆料应有良好的流变性能和流变性能和 合适的黏度合适的黏度，印刷时才不易，印刷时才不易形成盲孔形成盲孔。 (4)对位对位 对位包括对位包括印刷时丝网与生瓷片之间的对位印刷时丝网与生瓷片之间的对位和和叠片叠片 时生瓷片与生瓷片之间的对位时生瓷片与生瓷片之间的对位。若对位精度太差基。若对位精度太差基 板布线

19、网络可能会板布线网络可能会断路或短路断路或短路， 一般采用一般采用定位孔或定位孔或 图像识别定位图像识别定位。 影响对位精度的主要因素是：影响对位精度的主要因素是：打孔精度误差打孔精度误差、照照 相版精度误差相版精度误差和和印刷机手动调节对位视觉误差印刷机手动调节对位视觉误差。 (5)布线设计布线设计 在进行在进行CAD布线设计布线设计时，必须根据电参数要求、对时，必须根据电参数要求、对 位精度及通孔大小来设计线宽、线间距及其他参数。位精度及通孔大小来设计线宽、线间距及其他参数。 对用于对用于高频且要求高传输速度的基板高频且要求高传输速度的基板，应选择，应选择细线细线 条、细间距设计条、细间距

20、设计。为了降低成本，在能保证质量的前。为了降低成本，在能保证质量的前 提下，应尽可能选择提下，应尽可能选择层数多，宽线条宽间距设计层数多，宽线条宽间距设计。 (6)金属化金属化 LTCC基板金属化分为基板金属化分为内层金属化内层金属化和和表层金属化表层金属化两两 种。种。 内层金属化方法内层金属化方法有有丝网印刷丝网印刷和和计算机直接描绘计算机直接描绘两种；两种； 表层金属化方法表层金属化方法有有丝网印刷丝网印刷、计算机直接绘图、光计算机直接绘图、光 刻浆料、薄膜沉积刻浆料、薄膜沉积。 几种金属化方法比较几种金属化方法比较 LTCC基板的应用中，随着基板的应用中，随着外贴片的引脚数增多、外贴片

21、的引脚数增多、 密度增大密度增大，使得，使得互连导体的宽度及间距要求越来越互连导体的宽度及间距要求越来越 细细，并且要求，并且要求线条边缘整齐线条边缘整齐，这对传统的厚膜印制，这对传统的厚膜印制 工艺来说，一般难以实现，必须用工艺来说，一般难以实现，必须用薄膜工艺薄膜工艺来解决来解决 这一难题。这一难题。 LTCC基板基板薄膜金属化薄膜金属化时，要先将时，要先将基板表面抛光基板表面抛光 处理后，再采用处理后，再采用磁控溅射方法镀上多层薄膜磁控溅射方法镀上多层薄膜，然后，然后 经过经过光刻、形成焊区和导带光刻、形成焊区和导带，热处理后，制成产品。，热处理后，制成产品。 LTCC基板薄膜金属化工艺

22、流程基板薄膜金属化工艺流程 (7)叠层与热压叠层与热压 将填充好通孔和金属化的生瓷片放入将填充好通孔和金属化的生瓷片放入叠模中叠模中，叠，叠 模上模上设计有与生瓷片对位孔一致的对位柱设计有与生瓷片对位孔一致的对位柱，保证对，保证对 位精度。位精度。模具最好用硬质材料加工模具最好用硬质材料加工，防止多次使用，防止多次使用 后变形。后变形。叠压工艺中最关键的是压力须均匀一致叠压工艺中最关键的是压力须均匀一致， 因为基板因为基板烧结收缩力与热压压力有密切关系烧结收缩力与热压压力有密切关系。 热压压力热压压力过大时，排胶时会起泡分层过大时，排胶时会起泡分层；过小时也过小时也 会分层会分层，且基板烧结收

23、缩率较大，收缩率一致性差，且基板烧结收缩率较大，收缩率一致性差， 必须进行深入的摸底试验。必须进行深入的摸底试验。等静压机等静压机的压力均匀、的压力均匀、 叠压效果比较好，基板烧结收缩率一致性好，对提叠压效果比较好，基板烧结收缩率一致性好，对提 高高焊区对位精度焊区对位精度及及后烧结表面导体与通孔对位精度后烧结表面导体与通孔对位精度 有利。有利。 (8)排胶与烧结排胶与烧结 排胶就是排除陶瓷坯体中含有大量塑化剂和黏结排胶就是排除陶瓷坯体中含有大量塑化剂和黏结 剂的工艺过程。剂的工艺过程。排胶可在排胶可在普通马弗炉中普通马弗炉中进行，排胶进行，排胶 速度根据基板而定，若升温速度过快，回导致基板速

24、度根据基板而定，若升温速度过快，回导致基板 起泡分层。起泡分层。 烧结既可在烧结既可在马弗炉中进行也可在链式炉中马弗炉中进行也可在链式炉中进行，进行， 烧结工艺的关键是烧结曲线和炉膛温度的均匀性烧结工艺的关键是烧结曲线和炉膛温度的均匀性， 它与烧结后基板的平整度和收缩率有关。炉膛温度它与烧结后基板的平整度和收缩率有关。炉膛温度 均匀性差，基板烧结收缩率的一致性就差。均匀性差，基板烧结收缩率的一致性就差。 (9)测试测试 烧结后的烧结后的LTCC基板必须进行测试，验证基板布线基板必须进行测试，验证基板布线 的连接性。的连接性。 由由LTCC基板制作高密度混合集成基板的结构示意图基板制作高密度混合

25、集成基板的结构示意图 6. LTCC多层基板的应用多层基板的应用 LTCC性能优良、成本低廉、适用面广，已经在性能优良、成本低廉、适用面广，已经在器器 件的封装、高性能基板件的封装、高性能基板等方面得到大量应用。适用等方面得到大量应用。适用 于于高密度电子封装用的三维立体布线多层陶瓷基板高密度电子封装用的三维立体布线多层陶瓷基板， 特别适合于特别适合于射频、微波、毫米波器件射频、微波、毫米波器件等。等。 目前，随着电子设备目前，随着电子设备向轻、薄、短、小方向的发向轻、薄、短、小方向的发 展展，设备，设备工作频率的提高工作频率的提高，以及军用设备向民有设，以及军用设备向民有设 备的转化，备的转

26、化，LTCC多层板多层板将以其极大的优势成为无线将以其极大的优势成为无线 通讯、军事及民用等领域重要发展方向之一。通讯、军事及民用等领域重要发展方向之一。 因此，因此，LTCC多层基板的用途主要集中在以下四多层基板的用途主要集中在以下四 个方面：个方面： (1)超级计算机用多层板，用以满足元器件小型化、超级计算机用多层板，用以满足元器件小型化、 信号超高速化的要求；信号超高速化的要求； (2)下一代汽车用多层基板，利用其高密度、多层下一代汽车用多层基板，利用其高密度、多层 化、混合电路化等特点，以及其良好的耐热性，作化、混合电路化等特点，以及其良好的耐热性，作 为下一代汽车电子控制系统部件，受

27、到了广泛注意；为下一代汽车电子控制系统部件，受到了广泛注意； (3)高频部件，对于进入高频部件，对于进入GHz频带的超高频通信，频带的超高频通信， LTCC基板将在手机、基板将在手机、GPS定位系统等许多高频部件定位系统等许多高频部件 广泛使用；广泛使用； (4)光通信用界面模块及高电子迁移率三极管光通信用界面模块及高电子迁移率三极管 (HEMT)模块。模块。 7. LTCC多层基板的发展动向多层基板的发展动向 LTCC材料的材料的介电常数低于介电常数低于氧化铝、莫来石及氧化铍，氧化铝、莫来石及氧化铍， 这是其优势之一，但现在看来，这是其优势之一，但现在看来，LTCC材料的介电常数的材料的介电

28、常数的 下限大致为下限大致为4.0，要达到要达到有机材料聚酰亚胺的有机材料聚酰亚胺的3.0-3.5是困是困 难的。难的。 通常在玻璃陶瓷中引入闭气孔，通常在玻璃陶瓷中引入闭气孔，可使其介电常数下降可使其介电常数下降 到到3.4，但机械强度也进一步下降，但机械强度也进一步下降。因此，。因此，LTCC材料的材料的 发展发展必须兼顾到介电常数、机械强度、热膨胀系数、热必须兼顾到介电常数、机械强度、热膨胀系数、热 导率等各个方面导率等各个方面，使其综合性能得以提高。这就需要在，使其综合性能得以提高。这就需要在 原材料的成分、粒度、形貌、基板结构、制作原材料的成分、粒度、形貌、基板结构、制作工艺、复工艺

29、、复 合材料的微观结构等方面进行系统的研究开发。合材料的微观结构等方面进行系统的研究开发。 此外，在此外，在材料的无铅化和进一步降低高频损耗等方面材料的无铅化和进一步降低高频损耗等方面 也是目前研究的重点内容也是目前研究的重点内容。 4.5 其他类性的无机基板其他类性的无机基板 1. 液晶显示器液晶显示器(LCD)用玻璃板用玻璃板 LCD用玻璃基板用玻璃基板分分前基板和后基板两块前基板和后基板两块；前基板；前基板 上形成上形成偏光膜、滤光膜偏光膜、滤光膜；后基板上形成；后基板上形成TFT(thin film transistor，薄膜三极管，薄膜三极管)、金属布线及绝缘膜、金属布线及绝缘膜 等

30、，液晶夹在于二者之间。等，液晶夹在于二者之间。 作为作为电子用玻璃电子用玻璃，一般，一般采用硅酸玻璃、硼硅玻璃、采用硅酸玻璃、硼硅玻璃、 磷酸玻璃等磷酸玻璃等；对于；对于TFT应用来应用来说，特别要求说，特别要求采用无采用无 碱金属离子玻璃、低碱金属离子玻璃和低热膨胀系碱金属离子玻璃、低碱金属离子玻璃和低热膨胀系 数的合成石英玻璃数的合成石英玻璃等；而且对于等；而且对于LCD用基板的表面用基板的表面 粗糙度粗糙度要求很高，需要精密研磨达到要求很高，需要精密研磨达到Ra=4-5nm的的 镜面程度。此外，对镜面程度。此外，对平坦度、伤痕、气泡数量及间平坦度、伤痕、气泡数量及间 距距等也有严格的规定

31、。等也有严格的规定。 TFT用玻璃复合基板的构造用玻璃复合基板的构造 2. 等离子体显示板等离子体显示板(PDP)用玻璃板用玻璃板 等离子体显示板有各种不同的结构，但它都是等离子体显示板有各种不同的结构，但它都是由由 两块玻璃板两块玻璃板，在其上形成各种各样的，在其上形成各种各样的功能层，贴合功能层，贴合 在一起，中间封入气体构成在一起，中间封入气体构成。通常，前面的玻璃基。通常，前面的玻璃基 板称为板称为前基板前基板，后面的称为，后面的称为后基板后基板。 目前，目前，PDP用玻璃基板多采用苏打石灰玻璃用玻璃基板多采用苏打石灰玻璃。这。这 种玻璃与普通平板窗玻璃基本相同，比种玻璃与普通平板窗玻

32、璃基本相同，比LCD中薄膜中薄膜 三极管用三极管用无碱金属离子玻璃要便宜得多无碱金属离子玻璃要便宜得多。对于。对于PDP 基板用玻璃的最主要要求是高屈服点。基板用玻璃的最主要要求是高屈服点。 在在PDP中，除前、后玻璃基板外，中，除前、后玻璃基板外，障壁及透明介障壁及透明介 电质层、封接层等电质层、封接层等也都要使用玻璃材料。也都要使用玻璃材料。 PDP的结构示意图的结构示意图 4.6 复合基板复合基板 随着高密度封装技术的发展，随着高密度封装技术的发展，单一材料、单一结单一材料、单一结 构的基板构的基板已不能满足使用要求。已不能满足使用要求。复合基板复合基板可以实现可以实现 多功能、高性能。

33、多功能、高性能。 例如，例如，除了基板搭载元器件、布线连接以及导热除了基板搭载元器件、布线连接以及导热 功能之外，还附加有电阻、电容、电感、电磁屏蔽、功能之外，还附加有电阻、电容、电感、电磁屏蔽、 光学、结构体等功能光学、结构体等功能；在高性能方面，；在高性能方面，做到电阻降做到电阻降 低、阻抗匹配、传输性能提高，散热性能提高、力低、阻抗匹配、传输性能提高，散热性能提高、力 学性能改善、更便于高密度封装等。学性能改善、更便于高密度封装等。 为了达到上述目的，需要在为了达到上述目的，需要在结构、材料、工艺等结构、材料、工艺等 方面采取必要的措施方面采取必要的措施。 例如，例如，在结构上在结构上采

34、用多层化、薄膜化、微孔化及采用多层化、薄膜化、微孔化及 微细布线的方式；微细布线的方式；在材料上在材料上，使不同的材料在强度、，使不同的材料在强度、 热导、热膨胀系数、介电常数、绝缘性能等方面相热导、热膨胀系数、介电常数、绝缘性能等方面相 互补充等。与此相应，需要采取互补充等。与此相应，需要采取各种不同的工艺各种不同的工艺。 如此看来，复合基板在如此看来，复合基板在功能上类型各异功能上类型各异，材料和，材料和 结构上种类繁多，工艺上更是各式各样，而且还在结构上种类繁多，工艺上更是各式各样，而且还在 迅速发展中，目前还没有统一的命名标准。为了讨迅速发展中，目前还没有统一的命名标准。为了讨 论方便

35、，下面按照论方便，下面按照复合基板复合的目的，分功能复复合基板复合的目的，分功能复 合、结构复合、材料复合三种类型合、结构复合、材料复合三种类型加以介绍。加以介绍。 1. 功能复合基板功能复合基板 在基板内部形成电容在基板内部形成电容C和电阻和电阻R，与基板做成一体，与基板做成一体 化结构，除布线等功能之外，基板同时兼有化结构，除布线等功能之外，基板同时兼有C、R 元件的功能。元件的功能。 在模拟电路中，构成元件的比例大致为：在模拟电路中，构成元件的比例大致为：电阻电阻(R) 50%,电容电容(C)20%，其他无源、有源及机构部件总，其他无源、有源及机构部件总 共共30%，可以看出可以看出C、

36、R占大多数。如能将占大多数。如能将C、R内内 含于基板中无疑将含于基板中无疑将大大缩短布线间距、减小体积、大大缩短布线间距、减小体积、 提高电路性能提高电路性能。 通常，实现通常，实现C、R一体化的方法很多，主要方法有：一体化的方法很多，主要方法有： 同时烧成法同时烧成法是从陶瓷生片阶段就将是从陶瓷生片阶段就将C、R置于其中，置于其中， 经叠层、热压，同时烧结而成；经叠层、热压，同时烧结而成； 厚膜多层法厚膜多层法是在烧成的基板上形成厚膜多层电路，是在烧成的基板上形成厚膜多层电路， 再经烧结而成；再经烧结而成； 印刷多层布线：印刷多层布线：在烧成的基板上在烧成的基板上印刷多层布线印刷多层布线，

37、在，在 其中置入薄的片式电阻等，再经烧结而成。其中置入薄的片式电阻等，再经烧结而成。 目前，实用性最高的目前，实用性最高的同时烧成法同时烧成法而成的基板有两种：而成的基板有两种： 多层印刷多层印刷CR内含基板内含基板和和生片叠层生片叠层CR内含多层基板内含多层基板。 多层印刷多层印刷CR复合基板复合基板 生片叠层低温共烧生片叠层低温共烧CR内含多层复合基板的断面结构内含多层复合基板的断面结构 2. 结构复合基板结构复合基板 (1)树脂树脂/陶瓷复合基板陶瓷复合基板 这种结构复合基板可分为这种结构复合基板可分为两类两类： 一类一类是在多层布线比较容易的陶瓷多层积层基板是在多层布线比较容易的陶瓷多层积层基板 上，以上，以介电常数低的树脂为介电层介电常数低的树脂为介电层，形成，形成薄膜多层薄膜多层 布线构成复合基板布线构成复合基板； 另一类另一类是在不含布线的陶瓷基板表面形成薄膜多是在不含布线的陶瓷基板表面形成薄膜多 层布线构成复合基板。层布线构成复合基板。 陶瓷材料陶瓷材料采用氧化铝、莫来石、玻璃陶瓷、氮化采用氧化铝、莫来石、玻璃陶瓷、氮化 铝等铝等；树脂材料；树脂材料从耐热性的角度多使用聚酰亚胺或从耐热性的角度多使用聚酰亚胺或 BCB(联二苯环丁二烯联二苯环丁二烯)；多层布线中使用电阻率低；多层布线中使用电阻率低 的的Cu、Al等。等。 (2)树脂树脂/多