Материалы для производства мкп
Керамические материалы
Существуют много видов керамических
материалов, среди них: форстеритовая,
стеатитовая, корундовая, окисно-бериллиевая,
циркониевая, магниевая керамика и др.
В табл. 1 приведены основные преимущества
некоторых видов керамических материалов.
Наибольшую практическую значимость
представляет корундовая керамика
(поликор и другие алюмокерамики), которая
является кислородосодержащим материалом
с однородной, тонкозернистой и плотной
композицией из высокочистого корунда
(
-
)
как основной кристаллической фазой. В
отличие от большинства других видов
керамики, данная керамика содержит
немного стеклофазы, располагающейся
между кристаллитами окиси алюминия.
Благодаря дешевизне и недефицитности
сырья (глинозема), а также высокой
технологичности формообразования
заготовок из корундовой керамики (ее
еще называют высокоглиноземистой
керамикой либо алюмокерамикой), эта
керамика получила наибольшее
распространение в производстве
керамических плат для изготовления
толстопленочных гибридных микросборок,
керамических МКП и корпусов ИС (в том
числе кристаллодержателей).
Таблица 1
Сведения о керамических материалах
Вид керамики (на основе) |
Основные преимущества |
Корундовая ( - ) |
Высокая механическая прочность и повышенная теплопроводность. Высокое сопротивление износу. Высокие: химическая стойкость, сопротивление термоудару и электрическая прочность в высокочастотных электрических полях |
Форстери- товая
(2MgO |
Высокая механическая прочность. Высокая электрическая прочность при повышенной температуре. Самые малые диэлектрические потери в микроволновом диапазоне. Высокая, по сравнению с другими керамиками, технологичность. |
Стеатитовая (MgO ) |
Высокие изоляционные свойства при повышенной температуре. Сопротивление термоудару выше, чем у форстеритовой. Тонкая однородная структура. |
Циркониевая
( |
Малый ТКЛР, в том числе при термоциклах. Высокое сопротивление термоудару. Лучшая теплопроводность после бериллиевой и корундовой керамики. |
Окисло-бериллиевая (BeO) |
Самая высокая теплопроводность. Малые диэлектрические потери на высоких частотах. Хорошее электросопротивление при высоких температурах. |
Титанато- алюминиевая
( |
Высокое сопротивление износу. Повышенная огнеупорность, низкий ТКЛР, в том числе при термоциклах. |
Бескислородные (SiC, или Si3N4, или AlN, или BN) |
Наиболее высокие: нагревостойкость; ударопрочность( в т.ч. при термоциклах); стабильность характеристик при эксплуатации в экстремальных условиях, в том числе в СВЧ диапазоне электромагнитных полей. |
)
)
)
В табл.2 приведены основные типы корундовой керамики (применяемой в отечественных производствах МКП), их химический состав и отдельные сведения о практически важных их свойствах.
Таблица 2
Основные сведения об отечественной корундовой керамике
Основные типы корундовой керамики |
Химический состав, % |
Физические свойства |
|||
Основной компонент (Al2O3) |
Добавки |
Относительная масса, не менее, г/см2 |
Предел прочности при изгибе, МН/м2 |
ТКЛР при 20-900 оС,
|
|
ВК 100-1 |
99,8 |
MgO-0,2 |
3,96 |
275 |
80 |
ВК 100-2 |
99,8 |
MgO-0,2 |
3,88 |
314 |
79 5 |
ВК 98-1 |
98,0 |
B2O-1,5, MgO-0,5 |
3,88 |
294 |
82 5 |
ВК 95-1 |
95,3 |
SiO2-3,3, MgO-1,2, CaO-0,2 |
3,67 |
304 |
79 5 |
ВК 94-1 |
94,4 |
SiO2-2,8, MnO2-2,3, Cr2O3-0,5 |
3,65 |
314 |
79 5 |
ВК 94-2 |
94,2 |
SiO2-3,7, CaO-2,1 |
3,60 |
294 |
74 5 |
,
1/оС
5
Для керамических кристаллодержателей на основе многослойной керамики МКП широко используют ленты из корундовой керамики марки ВК94-1. Керамика ВК94-1 не токсична, но по теплопроводности несколько уступает бериллиевой керамике, которую иногда применяют в производстве мощных приборов, благодаря высокой теплопроводности и малому весу. Широкое использование бериллиевой керамики в технике ограничивается ее токсичностью и дефицитностью. В табл.3 приведены основные свойства корундовой (ВК94-1) и бериллиевой (ВБ100-1) керамик.
Таблица 3