陶瓷基板 PCB：综合指南

通常，由于导热性差，技术革命导致传统的 CEM-3 和 FR-4 被淘汰。取而代之的是，我们看到了市场对具有消声系统（在室外环境中具有高耐热性）的高度集成电路板的需求。今天的帖子简要介绍了陶瓷基板 PCB。

什么是陶瓷基板？

陶瓷基板是一种独特的工艺PCB，在250°C以下的高温下制成，导热率为9-20W/m.k。制造商通过将铜箔直接粘合到氮化铝 (AIN) 或氧化铝 (Al2O3) 表面来制备基板。

它的电气和热性能使其优于PCB行业的大多数金属芯PCB。

铝上镀铜

陶瓷基板PCB的优势

陶瓷基板PCB具有多种优点，使其成为多种产品的理想选择；

物质优势

• 由于铜层没有形成氧化层，因此您可以在还原性气氛中持久使用它。
• 其次，它具有坚韧的耐化学腐蚀性和可防止吸水的多功能/密封包装。
• 第三，它在航空航天方面的可靠性高，耐宇宙射线，不含有机成分。
• 然后，您可以实现低热阻的高密度组装。
• 此外，它还具有较低的高频损耗和良好的电绝缘性能，因此能够承受恶劣的外部环境。
• 除了在焊接过程中使用高温之外，陶瓷基板还具有良好的可焊性。
• 此外，您可以在高达 350°C 的温度下安全地操作它。
• 是电阻更低、电阻更强的金属薄膜（氧化铝陶瓷PCB）。
• 此外，陶瓷电路板具有成本效益，是重型应用的理想选择。
• 最后，它具有更匹配的热膨胀系数和更高的热导率。

技术优势

由于多种原因，LAM 和 DPC 技术正在逐渐取代 DBC 和 LTCC 技术等传统板卡。

• 例如，激光钻孔技术因其准确、快速和高效而具有巨大的应用价值。
• 然后，陶瓷与金属线路层之间具有良好的电性能和较高的结合强度。
• 还有一个通孔连接，可为客户提供定制的产品解决方案。

电子电路板上的通孔电镀

陶瓷基板的种类有哪些？

根据材质

 铝 2 O 3

我们的第一个基板是迄今为止电子行业中最常用的基板。其受欢迎的原因是其电学、热学和机械性能使其与其他氧化物陶瓷相比具有化学稳定性和高强度。 Al2O3的原料也很丰富。

氧化铝结构

应用程序； 陶瓷产品非常适合制造几种不同的形状。

AlN（氮化铝陶瓷板）

AlN陶瓷基印制电路板有两个显着特点值得了解；

• 膨胀系数匹配 Si。
• 高导热性。

然而，它也有一些缺点，例如比 Al2O3 贵，甚至是薄的氧化物表面层会影响其导热性。幸运的是，您可以在制造 AlN 基板的同时控制工艺和材料，以获得具有良好一致性的产品。此外，技术进步可能很快会考虑氮化铝板的定价。

应用程序； 用于电子材料（封装）和散热器的基板，用于从热点传递热量。

 BeO

与金属铝相比，BeO具有更高的热导率，适用于需要高热导率的应用。

另外，请记住，它有时是有毒的，因此并不常见。

结论； 正如我们所看到的，氧化铝陶瓷具有的特性和优越的综合性能仍然使其在各个领域占据主导地位。例如，您会在电源模块、混合微电子和电力电子中找到它们。

它们提供高机械强度、化学稳定性、良好的介电性能和热性能。

根据制造工艺

共烧陶瓷微电子

高温陶瓷PCB/高温共烧多层陶瓷（HTCC）电路

这种PCB类型可以承受高温（1300摄氏度以上）。独特的制造工艺包括通过结合润滑剂、氧化铝、粘合剂、增塑剂和溶剂来制造新陶瓷。

之后，制造商在新陶瓷上涂上涂层，并在钨、锰或钼贵金属上应用电路图案追踪。他们将电路板层压后在氢气的气体环境中在 1300 至 1700°C 的温度下烘烤约 48 小时。

然而，由于共烧温度高，它缺乏许多金属导体材料。

低温陶瓷 PCB/低温共烧陶瓷 (LTCC) 电路

制造商使用水晶玻璃材料和粘合物质（有机粘合剂）来制造低温陶瓷 PCB。他们将这两种材料都应用到具有金浆的金属板上。然后，他们切割并层压电路板，然后将 PCB 放入 900°C 的气态烘箱中。

优势

• 与 HTCC 相比，它的翘曲更少，收缩性更好。
• 此外，与其他基材类型相比，它具有更高的机械强度和导热性。

应用程序； LED灯等无热产品。

厚膜陶瓷PCB

在厚膜工艺中，制造商在陶瓷基材上涂敷金和介电浆料。然后，他们在 1000°C 或更低的工作温度下烘烤材料。他们更喜欢厚膜陶瓷，因为它能够防止铜氧化。

因此，制造商可以在陶瓷板上使用电阻器、电容器、导体、半导体和可互换导体等电子元件。

厚膜技术

通常，当担心氧化时，它是首选。此外，厚膜陶瓷PCB板的导电层厚度不应超过13微米。

• DBC（直接键合铜）

该技术利用铜的含氧共晶溶液将金属铜直接放置在陶瓷电路板上。通常，其基本原理涉及在沉积过程期间或之后在陶瓷和铜之间引入所需量的 O2。这两种材料在 1065 至 1083°C 的温度范围内形成 Cu-O 共晶液体。

• DPC（直接镀铜）/镀铜基板

陶瓷材料的选择往往经历以下过程；

制造商首先对陶瓷基板进行预处理和清洁。然后，他们使用专业的薄膜制造技术——真空镀膜法，将铜金属复合层溅射并粘合到基板上。

接下来，用黄光光刻的光敏电阻进行再曝光、显影和蚀刻。最后，薄膜去除过程完成，现在制造商通过化学/电镀沉积增加电路厚度。

去除光刻胶就完成了金属化电路。

• LAM（激光活化金属化）

快速激光技术使用高能激光束电离金属和陶瓷。之后，它让这两种成分一起生长，在金属化过程中增强它们的牢固性。

陶瓷PCB的应用

由于陶瓷PCB具有高导热、低介电常数等特点，其应用领域如下：

• 街道，高光，
• 半导体工艺设备，
• 电信设计，
• 传感器，

（不同类型的传感器）

• 太阳能电池，
• 汽车照明系统，
• LED，

（LED灯泡）

• 数字和模拟 PCB，
• 发送/接收模块，
• 太阳能电池板阵列，
• 固态继电器 (SSR)，
• 高精度时钟振荡器、OCXO、TCXO、VCXO，
• 大功率电路，
• 板载芯片模块，以及
• 内存模块。

陶瓷 PCB VS FR4

我们现在将根据以下几个标准比较陶瓷多层板和 FR4 板材料。

结论

总之，陶瓷电路板在多个行业中都很有效，例如电子行业，具体取决于您的制造需求和设计。它们还具有热效率、良好的导电性和机械强度等质量特性。

如果您想了解更多关于陶瓷基板材料的信息，请联系我们。