力学生物学骨与软骨研究的新途径-科学网ppt课件

.,1,电子器件与组件结构设计,王华涛办公室：A楼208Tel：5297952Email：wanghuatao,哈尔滨工业大学（威海）材料科学与工程学院,.,2,陶瓷封装的特点及应用；陶瓷封装材料；厚膜材料与工艺；陶瓷芯片载体制造工艺；主要结构形式与特点；微组装,第六章陶瓷封装结构,.,3,陶瓷封装的特点,.,4,陶瓷封装的应用,由于陶瓷封装性能卓越，在航空航天、国防军事及大型计算机方面有广泛的应用。一类主要适用于高速器件，采用介电常数低、易于多层化的基板（如Al2O3基板，玻璃陶瓷共烧基板）另一类主要适用于高散热的要求，采用高热导率的基板（如AlN基板，BeO基板等）在高端封装市场的占有率逐年提高。,.,5,陶瓷封装的类型,陶瓷封装包括金属陶瓷封装和一般陶瓷封装。代表品种CDIP（ceramicdualin-linepackage）陶瓷双列直插封装LCCC（leadlessceramicchipcarrier）陶瓷无引线芯片载体CQFP（ceramicquadflatpackage）陶瓷四边引脚扁平封装CBGA（ceramicballgridarray）陶瓷球栅阵列,.,6,陶瓷封装材料,多种材料选择氧化铝Al2O3莫来石(3Al2O32SiO2)氮化铝AlN碳化硅SiC氧化铍BeO低温共烧陶瓷(LTCC),.,7,氧化铝Al2O3,优点价格低综合性能最好：气密性、机械性能、耐热性、化学稳定性等方面好应用最多：HIC(hybridintegratedcircuits)基板、LSI(LargeScaleIntegrationCircuit)封装基板、多层电路基板缺点介电常数高：约为10热导率较低：20W/(m.K),.,8,Al2O3基板各种特性与其含量关系,.,9,Al2O3应用HIC用基板,厚膜表面粗糙度大的价格较低一般采用纯度95的Al2O3丝网印刷法形成贵金属浆料图形烧成结合力大薄膜薄膜元件物理性能、电气性能受表面粗糙度影响大多采用局部被釉基板近年来，薄膜HIC采用表面粗糙度小，99的Al2O3,.,10,Al2O3应用LSI用基板,同时烧成法制作的LSI封装用Al2O3基板，气密性好、可靠性高在电子封装从DIPPGABGACSP(chip-scalepackage)裸芯片实装的整个发展历程中，Al2O3基板一直发挥关键作用,.,11,Al2O3应用多层电路基板,IBM4300系列用Al2O3多层电路基板,NEC开发的Al2O3多层电路基板,.,12,莫来石（3Al2O32SiO2）,优点化学稳定性好、热稳定性高、质量轻介电常数低，约为6：高频电特性、信号传输速度高CTE(热膨胀系数,CoefficientofThermalExpansion)低：共烧时与导体Mo、W间应力低VHSIC应用的封装或基板材料缺点机械强度低：160-220MPa热导率低,.,13,莫来石基板上搭载的Si圆片翘曲低,.,14,莫来石多层电路基板芯片载体,.,15,氮化铝AlN,优点高强度、轻质量、高耐热、高耐腐蚀热导率高：200W/(m.K)Al2O3的10倍CTE与硅片匹配好高密度、大功率用：MEMS封装、MCM(Multi-ChipsModule多芯片模块)封装用基板缺点价格较高基板金属化较困难,.,16,影响AlN陶瓷热导率的因素,传热机制是晶格振动各种缺陷对声子造成散射，使热导率下降必须对陶瓷微结构进行控制,.,17,AlN粉末制作方法,还原氮化法（吸热反应）粒径小、粒度分布一致性好耗能直接氮化法（放热反应）生产物需要粉碎，不容易获得理想的粒度分布节能,.,18,AlN基板制作方法生片叠层法,将AlN原料粉末、有机粘结剂及溶剂、表面活性剂混合制成陶瓷浆料流延叠层热压脱脂烧成金属杂质及氧、炭杂质的含有量及存在状态对AlN基板的热导率有很大影响必须从原料粉末的选择和处理、烧结助剂、烧成条件等方面采取措施，控制杂质。,.,19,AlN的热导率与原料中氧杂质含量关系,.,20,各种基板及Si的热膨胀系数对比,.,21,AlN应用LSI用基板,.,22,碳化硅SiC,优点耐磨性好，耐药品性好热导率高、热扩散系数大CTE与硅更接近用于低电压、VLSI(VeryLargeScaleIntegratedCircuit)高散热封装基板缺点介电常数偏高：1MHz时为40、1GHz时为15绝缘耐压差：电场强度达到数百伏/厘米时，易被击穿,.,23,SiC基板的热导率与温度的关系,.,24,SiC应用VLSI高散热封装基板,.,25,SiC应用MCM用基板,从芯片到散热片外界的总热阻采用Al2O3基板8.5/W，采用SiC基板4.9/W,.,26,氧化铍BeO,优点热导率高：是Al2O3的十几倍，适于大功率电路介电常数低：可用于高频电路缺点BeO基板烧成后粒径很难控制：采用薄膜金属化时，必须研磨BeO粉尘有毒，存在环境问题,.,27,低温共烧陶瓷LTCC,开发背景Al2O3、莫来石及AlN基板，烧结温度均15001900，若采用同时烧成法，则导体只能选择难熔金属Mo、W等。这将造成以下问题：共烧需要在还原气氛中，增加工艺难度；温度过高，需要特殊烧结炉Mo、W电阻率高，布线电阻大，增大损耗，信号易失真，布线微细化受到限制介质材料介电常数大，增大信号传输延迟时间，不适于超高频电路Al2O3热膨胀系数（710-6/)与Si的（310-6/)相差太大，若用于裸芯片，热循环应力不好解决,.,28,LTCC基板的要求,烧成温度必须控制在950以下介电常数要低热膨胀系数要与搭载的芯片接近有足够高的机械强度,.,29,LTCC制造流程,.,30,LTCC应用高密度混合基板,.,31,LTCC应用高频部件,.,32,厚膜材料与工艺,厚膜金属化法：在陶瓷基板上通过丝网印刷形成导体（电路布线）及电阻等，经过烧结形成电路及引线接点等。厚膜工艺：将粒度15m金属粉末，添加百分之几的玻璃粘结剂，再加有机载体，包括有机溶剂、粘稠剂和表面活性剂等，经过球磨混练成厚膜导体浆料，再经过烧成，导体与基板结合在一起。,.,33,厚膜材料的特性,烧结温度控制在850950,.,34,各种陶瓷金属化,.,35,将原料粉末、有机粘接剂、增塑剂、分散剂、有机溶剂等混合，经球磨机球磨后制成陶瓷浆料。,球磨,球磨机,陶瓷浆料,材料制备,定尺裁片,生片成形,熟片烧成,金属化图形,陶瓷基板的制作步骤,.,36,陶瓷浆料烧成前有以下几种典型的成形方法：流延成形法、粉末压制法、挤压成形法和射出成形法。,流延机,陶瓷生片,材料制备,定尺裁片,生片成形,熟片烧成,金属化图形,陶瓷基板的制作步骤,.,37,根据用途将生片裁成不同形状及尺寸,裁片机,陶瓷生片,材料制备,定尺裁片,生片成形,熟片烧成,金属化图形,陶瓷基板的制作步骤,.,38,烧结炉,材料制备,定尺裁片,生片成形,熟片烧成,金属化图形,陶瓷基板的制作步骤,.,39,丝网印刷机,材料制备,定尺裁片,生片成形,熟片烧成,金属化图形,陶瓷基板的制作步骤,.,40,陶瓷基板的制作工艺流程,.,41,陶瓷芯片载体的制作,.,42,陶瓷封装,.,43,CQFP,.,44,CBGA,IBM的微型BGA封装,HITACHI的微型BGA封装,.,45,LCC-LeadlessCeramicCarrier,Intel公司的LCC封装,.,46,多芯片陶瓷封装,无源器件嵌入层间以减小面积,.,47,微组装技术,对尺寸介于微米和毫米之间的物体进行组装，称为微组装。传统组装尺寸大于1mm，纳米组装尺寸小于1m，微组装是介于传统组装和纳米组装之间的组装技术。微组装技术目前主要用MEMS,.,48,微组装分类,借助电子显微镜用镊子进行人工装配基于视觉的远程控制的微装配高精度机器人夹具尺寸小于100m的微