高溫共燒陶瓷金屬化膜厚影響因素分析

唐利鋒，程 凱，龐學(xué)滿，張鵬飛

（南京電子器件研究所，南京 210016）

1 引言

隨著航空、航天、通信、汽車和消費電子等領(lǐng)域裝備日益向大容量化、高速化和高可靠性方向發(fā)展，集成電路功能不斷增多，芯片頻率和傳輸速率的提高使封裝內(nèi)外引腳尺寸減小、內(nèi)部布線和過孔密度增大[1-3]。陶瓷封裝的結(jié)構(gòu)強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、電熱和微波等性能優(yōu)秀[4-6]，是性能優(yōu)良的高功率密度解決方案之一。用于封裝外殼內(nèi)部電路與系統(tǒng)之間提供電能傳輸、信號傳遞、機械支撐和環(huán)境保護等功能的金屬化膜[7,8]，由多種因素引起的變化會對高密度、高速和高頻電路的電源和信號完整性產(chǎn)生不可忽視的影響，其中微帶線的特征阻抗Z0在很大程度上取決于尺寸，如線寬w與厚度t[9]，見公式（1），尤其在高密度封裝電路中，通過控制傳輸線的厚度t，減弱信號在通道中的反射，實現(xiàn)特征阻抗匹配顯得非常重要。本文從鎢金屬化漿料粒度、絲網(wǎng)規(guī)格、印刷工藝和燒結(jié)溫度等方面進行了研究，分析了它們對鎢金屬化膜厚的影響。

2 試驗材料與方法

試驗采用高溫共燒多層氧化鋁陶瓷生瓷膜，粒度分布在0.2～10 μm的鎢金屬化漿料，絲網(wǎng)絲徑為16～28μm，目數(shù)在300～500目，感光膜層厚度10～25μm，經(jīng)絲網(wǎng)印刷和高溫保護氣氛燒結(jié)獲得鎢金屬化厚膜導(dǎo)體傳輸線。用X射線衍射儀分析了粉料微觀形貌，用激光粒度儀檢測了粉料粒度；用TM351型精密測厚儀測量了絲網(wǎng)的絲徑、厚度和涂布在絲網(wǎng)上的感光膜層；用Vantage CT300型測量儀測量了設(shè)計寬度×厚度為1 mm×25 μm的鎢金屬化厚膜導(dǎo)體微帶線的實際厚度。……