半導體用陶瓷絕緣基板有什么成型方法呢

　　陶瓷材料是半導體設備，尤其是大功率半導體設備絕緣基板的重要材料體系。隨著半導體設備向大功率化和高頻化的不斷發展，對陶瓷絕緣基板的學性能提出了更高的要求。成型是陶瓷基板制造過程中的關鍵環節，也是陶瓷基板制造的難點。

　　本文介紹了流延成形、凝膠注射成形、新型3D打印成形等幾種基板成形方法，分析了不同成形方法的特點、優點和技術難點。介紹了近年來國內外陶瓷基板成形的研究現狀，展望了未來的發展和應用。

　　近年來，半導體設備沿著大功率、高頻率和集成化的方向發展迅速。半導體設備產生的熱量是導致半導體設備故障的關鍵因素，絕緣基板的導熱性是影響整個半導體設備散熱的關鍵因素。與傳統樹脂基材相比，陶瓷材料具有更好的導熱性和力學性能，具有高熔點、高硬度、高耐磨性和耐氧化性的優點。它是高端半導體設備，尤其是大功率半導體設備基材的好材料。

　　在實際應用中，陶瓷基板的平整度、表面粗糙度、尺寸穩定性等是影響基板后續覆蓋和腐蝕電路的關鍵因素，對基板成型工藝提出了很高的要求。此外，陶瓷基板是半導體基礎的核心部件，其制造成本直接影響其應用和市場競爭力，也對成型方法的生產成本低、效率高。因此，選擇合適的成型方法是陶瓷基板質量和成本控制的關鍵。

　　本文詳細介紹了目前陶瓷基板成型中常用的流延成型、凝膠注塑成型和新型3D打印成型的研究進展。在總結幾種方法的基礎上，展望了陶瓷基板成型的未來發展和應用。

　　陶瓷基板的制造工藝流程。

　　陶瓷絕緣基板作為承載半導體芯片及其相互連接的關鍵部件，應具有以下性能:

　　(1)良好的絕緣性和抗電擊性；

　　(2)高導熱性:導熱性直接影響半導體期間的運行狀況和壽命

　　(3)熱膨脹系數與包裝內其它材料相匹配；

　　(4)表面光滑，厚度一致：便于在基片表面印刷電路，并保證其厚度均勻；

　　陶瓷基板的制備與其他陶瓷零件相同，包括混合、成型、燒結等基本步驟，如下圖所示。特別是陶瓷基板一般在1mm以下，甚至是0.3mm左右的超薄片體，成型和燒結是制備的重要難點，燒結后需要平整、研磨等環節。

　　第二，陶瓷基板的流延成型。

　　流延成形又稱刮刀成形法、帶式澆筑法等，是目前薄膜和薄片狀材料重要的成形方法。該方法于1947年一次用于陶瓷片狀材料的生產，1952年獲得專利。流延成形的特點如下

　　(1)生產效率高，可連續運行，自動化程度高，工藝穩定，很適合批量生產；

　　(2)坯體密度好，彈性和韌性好；

　　(3)可以控制坯體厚度；

　　(4)可制備多層陶瓷電子設備。

　　陶瓷基板流延成型的基本過程有:流延漿料配制、真空除泡、流延、排膠等。其中，獲得固相含量高、年度適宜的流延漿料是流延成型的關鍵。

　　根據溶劑類型的不同，流延成型可分為非水基流延和水基流延兩種。其中，非水基流延采用乙醇、甲苯、二甲苯等有機溶劑，粘合劑、增塑劑等有機添加劑溶解性好，溶劑易揮發，易得到優質流延漿，是流延工藝中常用的溶劑體系。

　　徐雷等以聚乙二醇、無水乙醇、三氯乙烯醇、無水乙醇、三氯乙烯的混合溶液為溶劑，配置流延漿料，制備氧化鋁基板坯料，通過添加陶瓷色料，在低溫下燒結制成色性好、強度好的黑色氧化鋁陶瓷基板。該黑色氧化鋁基板具有遮光性，可用于新型具有明顯感光性的半導體部件。

　　陳柏等采用乙醇和丁酮二元混合溶劑、非水基流延成形技術制備氧化鋯/氧化鋁(ZTA)陶瓷基板，利用氧化鋯的添加強化增強氧化鋁，獲得力學性能更好的基板。Gutierrez等采用磷酸三乙酯作為分散劑，通過控制粘合劑和增塑劑的總含量和比例得到氮化硅非水基流延片。

　　非水基是流延批量生產的主流溶劑體系。然而，非水基溶劑體系中的甲苯和二甲苯都是強致癌物，對人體健康和環境保護有不利影響，有機溶劑成本高。這些都是亟待解決的問題。因此，以水為溶劑的水基流延成為研究熱點。