陶瓷基板是幹什麼用的
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陶瓷基板是幹什麼用的,陶瓷基板是指銅箔在高溫下直接鍵合到氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)陶瓷基片表面( 單面或雙面)上的特殊工藝板。下面來看看陶瓷基板是幹什麼用的。
1、陶瓷基板在芯片當中的應用
在led多采用陶瓷基板做成芯片,以實現更好的導熱性能。此外,在以下電子設備也多使用陶瓷基板做成陶瓷芯片:
◆大功率電力半導體模塊。
◆半導體致冷器、電子加熱器;功率控制電路,功率混合電路。
◆智能功率組件;高頻開關電源,固態繼電器。
◆汽車電子,航天航空及軍用電子組件。
◆太陽能電池板組件;電訊專用交換機,接收系統;激光等工業電子。
2、陶瓷基板在三代半導體的應用
以MOSFET、IGBT、晶體管等爲代表的主流功率器件在各自的頻率段和電源功率段佔有一席之地。由於IGBT的綜合優良性能,已經取代GTR,成爲逆變器、UPS、變頻器、電機驅動、大功率開關電源,尤其是現在炙手可熱的電動汽車、高鐵等電力電子裝置中主流的器件。
3、氧化鋁陶瓷基板在電子電力領域的應用
在電力電子領域,比如功率開關電源、電力驅動等,需要介質陶瓷基板來實現更好的導熱性能,防止電流燒壞和短路。
4、氧化鋁陶瓷共燒板在鋰電池行業的應用
隨着人工智能和環保的推薦,汽車行業也推出電力轎車,主要是通過電池蓄電,採用陶瓷基板做的鋰電池可以實現更好的電流和散熱功能,促進新能源汽車的市場需求。
5、陶瓷基板在集成電路當中的應用
小尺寸的陶瓷基板芯片(小於3mm*3mm)通過技術也能實現小尺寸集成電路的封裝,因此對於集成電路的應用也是越來也大;畢竟集成電路發展具備精密化、微型化等特徵。
陶瓷基板特點
1、機械應力強,形狀穩定;高強度、高導熱率、高絕緣性;結合力強,防腐蝕。
2、極好的熱循環性能,循環次數達5萬次,可靠性高。
3、與PCB板(或IMS基片)一樣可刻蝕出各種圖形的結構;無污染、無公害。
4、使用溫度寬-55℃~850℃;熱膨脹係數接近硅,簡化功率模塊的生產工藝。
陶瓷基板優越性
1、陶瓷基板的熱膨脹係數接近硅芯片,可節省過渡層Mo片,省工、節材、降低成本;
2、減少焊層,降低熱阻,減少空洞,提高成品率;
3、在相同載流量下0.3mm厚的銅箔線寬僅爲普通印刷電路板的10%;
4、優良的導熱性,使芯片的封裝非常緊湊,從而使功率密度大大提高,改善系統和裝置的可靠性;
1、超薄型(0.25mm)陶瓷基板可替代BeO,無環保毒性問題;
2、載流量大,100A電流連續通過1mm寬0.3mm厚銅體,溫升約17℃;100A電流連續通過2mm寬0.3mm厚銅體,溫升僅5℃左右;
3、熱阻低,10×10mm陶瓷基板的'熱阻0.63mm厚度陶瓷基片的熱阻爲0.31K/W,0.38mm厚度陶瓷基片的熱阻爲0.19K/W,0.25mm厚度陶瓷基片的熱阻爲0.14K/W。
4、絕緣耐壓高,保障人身安全和設備的防護能力。
5、可以實現新的封裝和組裝方法,使產品高度集成,體積縮小。
陶瓷基板性能要求
1、機械性質
陶瓷基板有足夠高的機械強度,除搭載元件外,也能作爲支持構件使用;加工性好,尺寸精度高;容易實現多層化;表面光滑,無翹曲、彎曲、微裂紋等。
2、電學性質
絕緣電阻及絕緣破壞電壓高;介電常數低;介電損耗小;在溫度高、溼度大的條件下性能穩定,確保可靠性。
3、熱學性質
熱導率高;熱膨脹係數與相關材料匹配(特別是與Si的熱膨脹係數要匹配);耐熱性優良。
4、其它性質
化學穩定性好;容易金屬化,電路圖形與其附着力強;無吸溼性;耐油、耐化學藥品;a射線放出量小;所採用的物質無公害、無毒性;在使用溫度範圍內晶體結構不變化;原材料豐富;技術成熟;製造容易;價格低。
陶瓷基板種類
按製造工藝來分
現階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC、DBC、DPC。而DBC與DPC則爲國內近幾年纔開發成熟,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,其技術瓶頸在於不易解決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沉積於Al2O3基板之上,其工藝結合材料與薄膜工藝技術,其產品爲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產業並能穩定生產的技術門檻相對較高。
1、HTCC (High-Temperature Co-fired Ceramic)
HTCC又稱爲高溫共燒多層陶瓷,生產製造過程與LTCC極爲相似,主要的差異點在於HTCC的陶瓷粉末並無加入玻璃材質,因此,HTCC的必須再高溫1300~1600℃環境下乾燥硬化成生胚,接着同樣鑽上導通孔,以網版印刷技術填孔與印製線路,因其共燒溫度較高,使得金屬導體材料的選擇受限,其主要的材料爲熔點較高但導電性卻較差的鎢、鉬、錳…等金屬,最後再疊層燒結成型。
2、 LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)
LTCC 又稱爲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,使其混合均勻成爲泥狀的漿料,接着利用刮刀把漿料刮成片狀,再經由一道乾燥過程將片狀漿料形成一片片薄薄的生胚,然後依各層的設計鑽導通孔,作爲各層訊號的傳遞
LTCC內部線路則運用網版印刷技術,分別於生胚上做填孔及印製線路,內外電極則可分別使用銀、銅、金等金屬,最後將各層做疊層動作,放置於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℃範圍內,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亦稱爲直接鍍銅基板, DPC基板工藝爲例:首先將陶瓷基板做前處理清潔,利用薄膜專業製造技術-真空鍍膜方式於陶瓷基板上濺鍍結合於銅金屬複合層,接着以黃光微影之光阻被複曝光、顯影、蝕刻、去膜工藝完成線路製作,最後再以電鍍/化學鍍沉積方式增加線路的厚度,待光阻移除後即完成金屬化線路製作。
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