陶瓷基板之HTCC 高温共烧陶瓷的丝网印刷工艺

在航空航天、汽车功率电子、医疗设备与工业电源等高可靠性领域，HTCC 凭借优异的耐高温性能、机械强度与气密性，成为关键电子封装与电路基板的重要技术方案。在多层陶瓷结构制造中，丝网印刷承担内层电路图形、通孔填孔与金属化互连等核心工艺，是决定线路精度、膜厚一致性和层间互连可靠性的关键环节之一。

什么是 HTCC？

HTCC，全称为 High Temperature Co-fired Ceramic，即高温共烧陶瓷。其典型工艺是将高纯氧化铝（Al₂O₃）或氮化铝（AlN）等生瓷带与难熔金属导体浆料相结合，经丝网印刷、叠层后，在还原性气氛（如 H₂/N₂）中高温一次共烧，形成整体式陶瓷结构。氧化铝基 HTCC 的典型共烧温度约为 1400–1600℃，氮化铝基体系通常需要更高的烧结温度。

由于共烧温度远高于铜、银等低熔点金属的熔点，HTCC 导体通常采用钨（W）、钼（Mo）等难熔金属浆料，而不能直接采用 LTCC 中常用的 Ag、Au、Cu 等低阻导体。这也是 HTCC 与 LTCC 在材料体系和工艺路线上的本质区别之一。HTCC 可长期在 300–350℃ 环境下稳定工作，具有优异的气密性、抗热冲击与抗振动能力，并可根据陶瓷体系与封装需求进行热膨胀匹配设计，特别适合高可靠封装场景。

HTCC 的制造流程

HTCC 的典型工艺流程为：

流延成型制备生瓷带 → 打孔（激光/机械） → 丝网印刷钨/钼导体浆料并填孔 → 叠层 → 温等静压 → 高温共烧 → 化学镀镍/镀金 → 钎焊密封环与引脚 → 气密封装与测试

其中，钨、钼浆料颗粒较粗、黏度较高，膜厚均匀性不易控制；导体图形印刷须与已填充的孔位精确套准；生瓷带脆性较大，印刷压力必须精确可控；共烧过程还存在约 15%–20% 的体积收缩，需要在版图设计与印刷工艺中预先补偿。这些因素均对丝网印刷设备、网版参数、浆料流变控制与在线检测提出了较高要求。

HTCC 的应用领域

HTCC 陶瓷封装外壳与基板主要应用于以下方向：

航空航天与国防：相控阵雷达 T/R 模块、惯性导航传感器、电源分配单元；

汽车功率电子：电驱动功率逆变器、高温传感器外壳、电池管理系统；

医疗设备：可植入神经刺激器、诊断设备部件、可灭菌手术器械模块；

工业电源：高压 DC-DC 转换器、激光驱动器、可再生能源模块；

光电与半导体封装：气密陶瓷外壳、大功率 LED 陶瓷基板、MEMS 封装。

总体而言，HTCC 丝网印刷工艺需要在难熔金属浆料印刷、通孔填孔、精细套准、生瓷带低损伤处理及共烧收缩补偿之间实现协同控制，是 HTCC 多层结构实现高可靠金属化与气密封装的关键制造技术。