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常见的陶瓷基板原来有那么多种类
2021-10-18
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1.氧化铝

氧化铝基板是电子行业最常用的基板材料。与大多数其他氧化物陶瓷相比,在机械、热学和电学性能方面,它具有较高的强度和化学稳定性,并且原料来源丰富。它适用于各种的技术制造和不同的形状。

2.氧化铍
它比金属铝具有更高的热导率,用于需要高热导的场合。然而,温度超过300℃后温度迅速下降。最重要的是由于它的毒性限制了自身的发展。氧化铍陶瓷是以氧化铍为主要成分的陶瓷。主要用作大规模集成电路基板、大功率气体激光管、晶体管的散热片外壳、微波输出窗和中子减速剂等材料。

3. 氮化铝
AlN有两个非常重要的特性值得注意:一是高的导热性,二是与Si相匹配的膨胀系数。缺点是即使在表面有很薄的氧化层也会对热导率产生影响。只有严格控制材料和工艺才能制造出一致性较好的氮化铝基板。与Al2O3相比,AlN的价格相对较高。这也是制约其发展的一个小瓶颈。

4. 氮化硅
罗杰斯在 2012 年推出了新的 curamik® 系列氮化硅 (Si3N4) 陶瓷基板。由于氮化硅的机械强度高于其他陶瓷,新的 curamik® 基板可以帮助设计人员在严苛的工作环境、以及HEV/EV和其他可再生能源应用条件下实现较长的使用寿命。氮化硅制成的新型陶瓷基板的抗弯曲强度比采用Al2O3和AlN制成的基板高。 Si3N4 的断裂韧性甚至超过了氧化锆掺杂陶瓷。

根据制造工艺分
现阶段常见的陶瓷散热基板有五种类型:HTCC、LTCC、DBC、DPC和LAM。 HTCC\LTCC都是属于烧结工艺,成本都会较高。
而DBC和DPC则是国内近年来才开发成熟,且能量产化的专业技术,DBC采用高温加热将Al2O3和Cu板结合,技术瓶颈是不易解决 Al2O3 和 Cu 板之间微气孔产生之问题。这使得该产品的量产能量和良率受到较大的挑战,而DPC技术则采用直接镀铜技术在Al2O3基材上沉积Cu。其工艺结合了材料和薄膜工艺技术。该产品是近年来最常用的陶瓷散热基板。但其材料控制和工艺技术整合能力要求较高,这使得进入DPC行业并能稳定生产的技术门槛相对较高。 LAM技术也称为激光快速活化金属化技术。


1.HTCC (High-Temperature Co-fired Ceramic)

HTCC又称高温共烧多层陶瓷。 制造过程与 LTCC 非常相似。 主要区别在于HTCC的陶瓷粉末没有添加玻璃材质。 因此,HTCC必须在1300~1600℃的高温下干燥硬化成生胚。 然后同样钻上导通孔,并用网版印刷技术填孔和印制线路。 由于共烧温度高,金属导体材料的选择受到限制。 主要材料是熔点高,但导电性较差的钨、钼、锰等金属,最后再叠层烧结成型。


2. LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)

LTCC又称低温共烧多层陶瓷基板。 该技术必须先将无机氧化铝粉和约30%~50%的玻璃材料与有机黏结剂混合均匀,使其混合成泥状浆料,然后用刮刀将浆料刮成片状,再经过一道干燥过程将片状浆料形成一片片薄薄的生胚,然后根据每一层的设计钻导通孔,作为各层的信号传输,LTCC内部线路则运用网版印刷技术,分别用于生胚上做填充孔和印刷线路 . 内电极和外电极可分别使用银、铜、金等金属, 最后将各层层压并放置在850~900℃的烧结炉中完成烧结成型。


3. DBC (Direct Bonded Copper)

直接覆铜技术是利用铜的含氧共晶溶液直接将铜敷在陶瓷上。 其基本原理是在敷接合前或过程中在铜与陶瓷之间引入适量的氧,在1065℃~1083℃范围内,铜与氧形成Cu-O共晶溶液。 DBC技术利用该共晶溶液一方面与陶瓷基板发生化学反应形成CuAlO2或CuAl2O4,另一方面浸润铜箔实现陶瓷基板与铜板的结合。

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