普通PCB通常是將銅箔與基板粘合而成,基板材料多為玻璃纖維(FR-4)、酚醛樹脂(FR-3)等材料,粘合劑通常為酚醛、環氧樹脂等。 PCB加工過程中的熱應力、化學因素、生產工藝不當等原因,或者設計過程中由于兩面鋪銅不對稱,都容易造成PCB板不同程度的翹曲。
PCB翹曲
而另一種PCB基板——陶瓷基板,由于散熱性能、載流能力、絕緣性、熱膨脹系數等,遠優于普通玻璃纖維PCB板,因此被廣泛應用于大功率電力電子模塊、航空航天、軍工電子等產品。
陶瓷基板
銅箔和基板使用粘合劑與普通PCB粘合在一起。陶瓷PCB是通過在高溫環境下將銅箔與陶瓷基板貼合而成的。結合力很強。銅箔不會脫落,可靠性高,高溫高濕環境下性能穩定。
2.陶瓷基板的主要材料
氧化鋁 (Al2O3)
氧化鋁是陶瓷基板中最常用的基板材料,因為與大多數其他氧化物陶瓷相比,在機械、熱學和電學性能方面,具有較高的強度和化學穩定性,原料來源豐富,適用于各種技術。制造和不同的形狀。按氧化鋁(Al2O3)的百分比可分為:75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化鋁的含量不同,其電性能幾乎不受影響,但其機械性能和熱導率差異很大。低純度基板的玻璃相較多,表面粗糙度較大。基板純度越高,越光滑、致密、介電損耗越低,但價格越高。
氧化鈹 (BeO)
它比金屬鋁具有更高的熱導率,用于需要高熱導率的應用。溫度超過300℃后溫度迅速下降,但其毒性限制了其自身的發展。
氮化鋁 (AlN)
氮化鋁陶瓷是以氮化鋁粉末為主要晶相的陶瓷。與氧化鋁陶瓷基板相比,具有更高的絕緣電阻、更高的絕緣耐壓和更低的介電常數。其導熱系數是Al2O3的7-10倍,其熱膨脹系數(CTE)與硅片近似匹配,這對于大功率半導體芯片來說是必不可少的。在生產過程中,AlN的熱導率受殘余氧雜質含量的影響很大,降低氧含量可以顯著提高熱導率。目前工藝生產水平的導熱系數超過170W/(m·K)不再是問題。
綜上所述,氧化鋁陶瓷憑借其優越的綜合性能,在微電子、電力電子、混合微電子、功率模塊等領域仍處于領先地位。
對比市場上相同尺寸(100mm×100mm×1mm)不同材質的陶瓷基板價格差異差距也比較大。
三、陶瓷PCB的優缺點
優勢
載流量大,100A電流連續通過1mm0.3mm厚銅體,溫升17℃左右; 100A電流持續通過2mm0.3mm厚銅體,溫升僅5℃左右;
更好的散熱性能,熱膨脹系數低,形狀穩定,不易變形翹曲。
絕緣性好,耐高壓,確保人身和設備安全。
結合力強,采用貼合技術,銅箔不會脫落。
高可靠性,高溫高濕環境下性能穩定
缺點
易碎,這是最重要的缺點之一,導致電路板只有很小的面積。
價格昂貴,對電子產品的要求越來越高。陶瓷電路板在一些相對高端的產品中仍然使用,而低端產品則根本沒有使用。
4.陶瓷PCB的使用
大功率電力電子模塊、太陽能電池板組件等。
高頻開關電源、固態繼電器
汽車電子、航空航天、軍工電子
大功率LED照明產品
通訊天線、汽車點火器
5.陶瓷基板顯示器
從整體性能上來看,陶瓷基板PCB比普通FR-4板好很多,但是從成本上來說,也是很貴的! 所以,根據自己的需要選擇吧!