HTCC是什么

　　高溫共燒陶瓷 HTCC(High Temperature co-fired Ceramic)，采用材料為鎢、鉬、鉬、錳等高熔點(diǎn)金屬發(fā)熱電阻漿料按照發(fā)熱電路設(shè)計(jì)的要求印刷于92～96%的氧化鋁流延陶瓷生坯上，4～8%的燒結(jié)助劑然后多層疊合，在1500～1600℃下高溫下共燒成一體。

　　從而具有耐腐蝕、耐高溫、壽命長、高效節(jié)能、溫度均勻、導(dǎo)熱性能良好、熱補(bǔ)償速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且不含鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等有害物質(zhì)，符合歐盟RoHS等環(huán)保要求。

　　因燒成溫度高，HTCC不能采用金、銀、銅等低熔點(diǎn)金屬材料，必須采用鎢、鉬、錳等難熔金屬材料，這些材料電導(dǎo)率低，會造成信號延遲等缺陷，所以不適合做高速或高頻微組裝電路的基板。但是，由于HTCC基板具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好和布線密度高等優(yōu)點(diǎn)，因此在大功率微組裝電路中具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　HTCC的分類

　　高溫共燒陶瓷中較為重要的是以氧化鋁、莫來石和氮化鋁為主要成分的陶瓷。

　　氧化鋁

　　氧化鋁陶瓷技術(shù)是一種比較成熟的微電子封裝技術(shù)，它 由 92～96%氧 化 鋁，外 加 4～8% 的燒結(jié)助劑在1500- 1700℃下燒結(jié)而成，其導(dǎo)線材料為鎢、鉬、鉬一錳等難熔金屬。

　　該基板技術(shù)成熟，介質(zhì)材料成本低，熱導(dǎo)率和抗彎強(qiáng)度較高。但是，氧化鋁多層陶瓷基板有下列缺點(diǎn):：

　　(1)、介電常數(shù)高， 影響信號傳輸速度的提高;

　　(2)、導(dǎo)體電阻率高， 信號傳輸損耗較大;

　　(3)、熱膨脹系數(shù)與硅相差較大，從而限制了它在巨型計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用。

　　莫來石

　　莫來石的介電常數(shù)為 7.3- 7.5， 而氧化鋁( 96%) 的介電常數(shù)為 9.4， 高于莫來石， 所以莫來石的信號傳輸延遲時(shí)間可比氧化鋁小17%左右,并且，莫來石的熱膨脹系數(shù)與硅很接近，所以這種基板材料得到了快速發(fā)展。

　　例如日立、Shinko 等公司均開發(fā)了莫來石多層陶瓷基板，并且其產(chǎn)品具有良好的性能指標(biāo)。不過此基板的布線導(dǎo)體只能采用鎢、鎳、鉬等， 電阻率較大而且熱導(dǎo)率低于氧化鋁基板。

　　氮化鋁

　　對于氮化鋁基板來說，由于氮化鋁熱導(dǎo)率高，熱膨脹系數(shù)與Si、SiC和GaAs等半導(dǎo)體材料相匹配，其介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均優(yōu)于氧化鋁，并且 AlN 是較硬的陶瓷，在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下仍能很好地工作。

　　比如在高溫時(shí) AlN 陶瓷依然具有極好的穩(wěn)定性，因此，氮化鋁用作多層基板材料，在國內(nèi)外都得到了廣泛研究并已經(jīng)取得令人矚目的進(jìn)展。

　　氮化鋁基板所具有的缺點(diǎn)是:

　　(1)、布線導(dǎo)體電阻率高，信號傳輸損耗較大;

　　(2)、燒結(jié)溫度高，能耗較大;

　　(3)、介電常數(shù)與低溫共燒陶瓷介質(zhì)材料相比還較高;

　　(4)、氮化鋁基板與鎢、鉬等導(dǎo)體共燒后， 其熱導(dǎo)率有所下降;

　　(5)、絲網(wǎng)印刷的電阻器及其他無源元件不能并入高溫共燒工藝，因?yàn)檫@些無源元件的漿料中的金屬氧化物，會在該工藝的還原氣氛下反應(yīng)而使性能變壞;

　　(6)、外層導(dǎo)體必須鍍鎳鍍金保護(hù)其不被氧化，同時(shí)增加表面的電導(dǎo)率并提供能夠進(jìn)行線焊和錫焊元器件貼裝的金屬化層。

　　雖然有這些缺點(diǎn)，但從總體上來說，氮化鋁基板比其他高溫共燒陶瓷基板有更多的優(yōu)勢，在高溫共燒陶瓷領(lǐng)域有很好的發(fā)展前途。

　　HTCC的應(yīng)用

　　HTCC陶瓷發(fā)熱片是一種新型高效環(huán)保節(jié)能陶瓷發(fā)熱元件，相比PTC陶瓷發(fā)熱體，具有相同加熱效果情況下節(jié)約20～30%電能，所以，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于日常生活、工農(nóng)業(yè)技術(shù)、軍事、科學(xué)、通訊、醫(yī)療、環(huán)保、宇航等眾多領(lǐng)域。

　　如小型溫風(fēng)取暖器、電吹風(fēng)、烘干機(jī)、干衣機(jī)、暖氣機(jī)、冷暖抽濕機(jī)、暖手器、干燥器、電熱夾板、電熨斗、電烙鐵、卷發(fā)燙發(fā)器、電子保溫瓶、保溫箱、保溫柜、煤油汽化爐、電熱炊具、座便陶瓷加熱器、熱水器，紅外理療儀、靜脈注射液加熱器、小型專用晶體器件恒溫槽、工業(yè)烘干設(shè)備、電熱粘合器，水、油及酸堿液體等的加熱元件。如圖所示是用HTCC制作的弧形發(fā)熱片和圓形發(fā)熱片。

　　　　　　　　　　　　　弧形發(fā)熱片　　　　　　　　　　　　圓形發(fā)熱片

HTCC制作的弧形發(fā)熱片和圓形發(fā)熱片

　　HTCC的發(fā)展

　　HTCC作為一種新型的高導(dǎo)熱基板和封裝材料，具有高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗、高機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)。

　　因此它可以實(shí)現(xiàn)電性能#熱性能和機(jī)械性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠滿足器件、模塊和組件的高功、高密度、小型化和高可靠要求。

　　但是， 高溫共燒陶瓷(HTCC)電路互連基板中，W、Mo的電阻率較高，電路損耗較大。隨著超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用頻率和電路速度提升，電子設(shè)備的小型化等趨勢對高密度封裝提出更高要求。

　　而且，HTCC 的陶瓷粉末并無加入玻璃材質(zhì)，HTCC 必須在高溫1300~1600℃環(huán)境下干燥硬化成生胚，接著鉆上導(dǎo)通孔，以網(wǎng)版印刷技術(shù)填孔與印制線路，因其共燒溫度較高，使得金屬導(dǎo)體材料的選擇受限，而且會大大增加其成本。因此，低溫共燒陶瓷(LTCC)應(yīng)運(yùn)而生。