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電子封裝用高性能陶瓷電路板

【技術(shù)背景】電子封裝是將構(gòu)成半導(dǎo)體器件的各個部件（芯片、基板和導(dǎo)線等）按規(guī)定要求合理布置，通過貼片、打線與焊接等工藝，達(dá)到保護芯片，實現(xiàn)器件功能的目的。隨著芯片功率的不斷增加和封裝集成度的不斷提高，散熱成為影響器件性能與可靠性的關(guān)鍵。對于半導(dǎo)體器件而言，通常溫度每升高10℃，器件有效壽命降低30-50%。由于芯片一般貼裝在封裝基板（又稱電路板、線路板）上，因此，基板除具備基本的機械支撐與布線（電互連）功能外，還要求具有較高的導(dǎo)熱、耐熱、絕緣、耐壓能力與熱匹配性能。目前常用封裝基板主要分為樹脂基板（印刷線路板、PCB）、金屬基板（MCPCB）和陶瓷基板。其中，陶瓷基板由于具有熱導(dǎo)率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于功率半導(dǎo)體和高溫電子器件封裝。【痛點問題】目前市場上常見的陶瓷基板（主要包括厚膜印刷陶瓷基板TPC、直接鍵合陶瓷基板DBC和活性金屬焊接陶瓷基板AMB等）制備工藝溫度高、線路層圖形精度差、難以實現(xiàn)垂直互連，無法滿足電子器件小型化、集成化封裝需求。特別是隨著半導(dǎo)體照明（LED）、激光器（LD&VCSEL）、第三代半導(dǎo)體、5G通信等技術(shù)發(fā)展，對陶瓷基板性能提出了新挑戰(zhàn)。【解決方案】本成果開發(fā)了電鍍陶瓷基板（DPC）制備技術(shù)。由于采用半導(dǎo)體微加工技術(shù)，DPC陶瓷基板具有導(dǎo)熱/耐熱性好、圖形精度高、可垂直互連、材料與工藝兼容性好等技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各種功率半導(dǎo)體器件（如大功率LED、激光器LD、電力電子MOSFET等）和高溫電子器件，替代進口，滿足功率器件低熱阻、小型化、集成化封裝需求。特別是在近期新冠病毒疫情防控上，采用DPC基板封裝的深紫外LED消毒器件發(fā)揮了巨大作用（具有高效、廣譜、非接觸、環(huán)保、輕巧等優(yōu)勢）。

華中科技大學(xué) 2021-11-16

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