如今PCB陶瓷基板究竟有什么優(yōu)勢特性

據(jù)了解PCB陶瓷基板比傳統(tǒng)的FR4 PCB更有優(yōu)勢，盡管陶瓷PCB在PCB基板列表中相對較新。但它們在高密度電子電路中的應用會越來越受歡迎，這是為什么？其實PCB陶瓷基板提供了多功能性、耐用性、穩(wěn)定性和絕緣性能使其比傳統(tǒng)PCB更具優(yōu)勢。而且，PCB陶瓷基板在不影響精度和可靠性的情況下支持電路小型化。小編帶你了解PCB陶瓷基板的類型究竟有哪些優(yōu)勢特性。

對于放置在高壓或高溫環(huán)境中的PCB，傳統(tǒng)的PCB基板材料在極端條件下可能會出現(xiàn)缺陷。然而，PCB陶瓷基板材料適用于高溫和高壓以及腐蝕性或振動電路條件，PCB陶瓷基板具有高導熱性和熱膨脹系數(shù)。這些PCB最適合在極端條件下使用的高功率密度電路設計，尤其是在航空航天和汽車行業(yè)。

PCB陶瓷基板由多種陶瓷材料制成，導熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)（CTE）是選擇陶瓷材料時需要重點關注的兩個主要特性。PCB中使用的陶瓷材料是指氮化鋁（AIN）、氧化鋁（AI2O3）、氧化鈹（BeO）、碳化硅（SiC）等一類基板材料，這些陶瓷材料具有相似的化學和物理特性。這些我們即將討論三種常見的陶瓷材料的特性。

一、常用陶瓷基板材料的性能有那三種：

氧化鋁陶瓷，在其他氧化鋁陶瓷基板相比，AI2O3的機械強度、化學穩(wěn)定性、導熱性和電性能具有優(yōu)勢。在豐富的原材料使氧化鋁成為最常見的陶瓷基板材料，AI2O3陶瓷基板PCB用于汽車傳感器電路、減震器和發(fā)動機。AI2O3陶瓷PCB的高熱穩(wěn)定性提高了汽車電路的性能和熱效率。

氮化鋁陶瓷，其有高導熱性和熱膨脹系數(shù)是使AIN作為PCB行業(yè)基板材料中引人注目的兩個特性，AIN的熱導率在170W/mk到200W/mk的范圍內(nèi)變化。氮化鋁陶瓷基板的CTE與硅半導體芯片相匹配，在兩者之間建立了良好的結合，從而使其組裝可靠性。AIN用于汽車的傳感器電路，因為它可以承受極端溫度、腐蝕和振動，同時提供了高效、準確和靈敏的傳感器信號。

氧化鈹陶瓷，是一種PCB陶瓷基板材料，其導熱率約為AI2O3的9倍，并且大于金屬鋁。BeO表現(xiàn)出比AIN更好的化學穩(wěn)定性和AI2O3相當?shù)母唠娊^緣性，BeO用于PCB經(jīng)受高溫的應用或面臨空間限制的高密度PCB以提供空氣或液體冷卻。

二、基于制造工藝的PCB陶瓷基板類型

PCB陶瓷基板的制造工藝比傳統(tǒng)PCB簡單，將導熱陶瓷粉末和有機粘合劑混合在一起并進行熱處理以制造PCB陶瓷基板。通常，激光快速活化金屬化（LAM）技術用于陶瓷基板PCB制造。除了使用的陶瓷材料外，PCB陶瓷根據(jù)制造工藝還有另外一種分類：

1、高溫共燒陶瓷（HTCC）-可在高溫下運行而不會造成任何損壞，HTCC PCB的構造始于使用原始陶瓷基板材料制造，在制造的任何階段都沒有添加玻璃材料。htcc的制造過程與ltcc PCB的制造工藝相似，唯一的區(qū)別是HTCC pcb在氣體環(huán)境中烘烤溫度約為 1600 ~ 1700 ℃。HTCC PCB 的高共燒溫度非常高，以至于使用鎢、鉬或錳等金屬導體的高熔點作為電路跡線。

2、LAM（激光活化金屬化）-高能激光用于在 LAM 工藝中電離陶瓷材料和金屬，他們一起長大，這在兩者之間建立了牢固的聯(lián)系。

3、直接鍵合銅(DBC) -DBC工藝在沉積工藝之前或期間在銅和陶瓷之間引入適量的氧氣。沉積在1065℃～1083℃左右形成Cu-O共晶液，使該共晶液與陶瓷基體發(fā)生化學反應，形成CuAlO2或CuAl2O4。液體還滲透銅箔，形成銅板和陶瓷基板的組合。

4、低溫共燒陶瓷(LTCC) -為了構建LTCC PCB，陶瓷材料（例如氧化鋁）與大約 30%-50% 數(shù)量的玻璃材料混合。為了使粘合適當，將有機粘合劑添加到混合物中。將混合物鋪在片材上晾干，然后根據(jù)每層的設計鉆通孔。通常，絲網(wǎng)印刷用于印刷電路并填充LTCC PCB中的孔。LTCC PCB 制造通過在 850 ~ 900 ℃ 的氣態(tài)烘箱中加熱完成。

5、直接鍍銅(DPC)- DPC的制造工藝利用物理氣相沉積 (PVD) 方法和濺射在高溫和高壓條件下將銅鍵合到陶瓷基板上。

【文章來源：展至科技】

審核編輯 黃昊宇