陶瓷基板種類及其特性

　　陶瓷基板材料以其優良的導熱性和穩定性，廣泛應用于功率電子、電子封裝、混合微電子與多芯片模塊等領域。在現如今工業發展革命前夕，將會給全球工業革命帶來不一樣的變化。那么今天，小編就來給家普及一下陶瓷電路板的種類以及特征比較。

　　一、按材料來分

　　1、 Al2O3

　　到目前為止，氧化鋁基板是電子工業中最常用的基板材料，因為在機械、熱、電性能上相對于大多數其他氧化物陶瓷，強度及化學穩定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術制造以及不同的形狀。目前氧化鋁陶瓷基板已經可以進行三維定制。

　　2、BeO

　　具有比金屬鋁還高的熱導率，應用于需要高熱導的場合，但溫度超過300℃后迅速降低，最重要的是由于其毒性限制了自身的發展。

　　3 、AlN

　　AlN有兩個非常重要的性能值得注意：一個是高的熱導率，一個是與Si相匹配的膨脹系數。缺點是即使在表面有非常薄的氧化層也會對熱導率產生影響，只有對材料和工藝進行嚴格控制才能制造出一致性較好的AlN基板。目前AlN生產技術國內能大規模生產的少之又少，相對于Al2O3，AlN價格相對偏高許多，這個也是制約其發展的小瓶頸。不過隨著經濟的提升，技術的升級，這種瓶頸終會消失。

　　綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優越的綜合性能，在目前微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領域還是處于主導地位而被大量運用。

　　二、 按制造工藝來分

　　現階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC、DBC、DPC四種，其中HTCC\LTCC都屬于燒結工藝，成本都會較高。

　　而DBC與DPC則為國內近幾年才開發成熟，且能量產化的專業技術，DBC是利用高溫加熱將Al2O3與Cu板結合，其技術瓶頸在于不易解決Al2O3與Cu板間微氣孔產生之問題，這使得該產品的量產能量與良率受到較大的挑戰，而DPC技術則是利用直接鍍銅技術，將Cu沉積于Al2O3基板之上，其工藝結合材料與薄膜工藝技術，其產品為近年最普遍使用的陶瓷散熱基板。然而其材料控制與工藝技術整合能力要求較高，這使得跨入DPC產業并能穩定生產的技術門檻相對較高。陶瓷PCB將嚴格控制這類稱作激光快速活化金屬化技術。

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

　　HTCC又稱為高溫共燒多層陶瓷，生產制造過程與LTCC極為相似，主要的差異點在于HTCC的陶瓷粉末并無加入玻璃材質，因此，HTCC的必須再高溫1300~1600℃環境下干燥硬化成生胚，接著同樣鉆上導通孔，以網版印刷技術填孔與印制線路，因其共燒溫度較高，使得金屬導體材料的選擇受限，其主要的材料為熔點較高但導電性卻較差的鎢、鉬、錳…等金屬，最后再疊層燒結成型。

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

　　LTCC 又稱為低溫共燒多層陶瓷基板，此技術須先將無機的氧化鋁粉與約30%~50%的玻璃材料加上有機黏結劑，使其混合均勻成為泥狀的漿料，接著利用刮刀把漿料刮成片狀，再經由一道干燥過程將片狀漿料形成一片片薄薄的生胚，然后依各層的設計鉆導通孔，作為各層訊號的傳遞，LTCC內部線路則運用網版印刷技術，分別于生胚上做填孔及印制線路，內外電極則可分別使用銀、銅、金等金屬，最后將各層做疊層動作，放置于850~900℃的燒結爐中燒結成型，即可完成。

　　3、 DBC (Direct Bonded Copper)

　　直接敷銅技術是利用銅的含氧共晶液直接將銅敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接過程前或過程中在銅與陶瓷之間引入適量的氧元素，在1065℃~1083℃范圍內，銅與氧形成Cu-O共晶液， DBC技術利用該共晶液一方面與陶瓷基板發生化學反應生成 CuAlO2或CuAl2O4相，另一方面浸潤銅箔實現陶瓷基板與銅板的結合。

　　4、 DPC (Direct Plate Copper)

　　DPC亦稱為直接鍍銅基板， DPC基板工藝為例：首先將陶瓷基板做前處理清潔，利用薄膜專業制造技術－真空鍍膜方式于陶瓷基板上濺鍍結合于銅金屬復合層，接著以黃光微影之光阻被復曝光、顯影、蝕刻、去膜工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學鍍沉積方式增加線路的厚度，待光阻移除后即完成金屬化線路制作。

　　b、更匹配的熱膨脹系數：正常開燈時溫度高達80℃~90℃，溫度承受不住會導致焊接不牢。一般的燈是0.1w，0.3w,0.5w，對于1w,3w，5w，的燈時，PVC承受不住。陶瓷和芯片的熱膨脹系數接近，不會在溫差劇變時產生太大變形導致線路脫焊，內應力等問題！

　　c、更牢、更低阻的金屬膜層：產品上金屬層與陶瓷基板的結合強度高，最大可以達到45MPa（大于1mm厚陶瓷片自身的強度）；金屬層的導電性好，例如，得到的銅的體積電阻率小于2.5×10－6Ω.cm，電流通過時發熱??；

　　d、基板的可焊性好，使用溫度高：耐焊接，可多次重復焊接；

　　e、絕緣性好：耐擊穿電壓高達20KV/mm；

　　f、導電層厚度在1μm～1mm內任意定制：可根據電路模塊設計任意電流，銅層越厚，可以通過的電流越大。而傳統的DBC技術只能制造100μm～600μm厚的導電層；傳統的DBC技術做﹤100μm時生產溫度太高會融化，做﹥600μm時銅層太厚，銅會流下去導致產品邊緣模糊。DPC技術國內能做到300um就很不錯了，這個和技術有關，這個是在薄金屬層上后期電鍍銅增厚，但是在電鍍溶液中離子濃度會變化，會導致在電鍍過程中板子電極處很厚，而其他地方電鍍不上去。

　　g、高頻損耗?。嚎蛇M行高頻電路的設計和組裝；介電常數小，

　　h、可進行高密度組裝：線/間距（L/S）分辨率可以達到20μm,從而實現設備的短、小、輕、薄化；

　　i、不含有機成分：耐宇宙射線，在航空航天方面可靠性高，使用壽命長；

　　j、銅層不含氧化層：可以在還原性氣氛中長期使用。