1.氧化鋁
氧化鋁基板是電子行業最常用的基板材料。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,它具有較高的強度和化學穩定性,并且原料來源豐富。它適用于各種的技術制造和不同的形狀。
2.氧化鈹
它比金屬鋁具有更高的熱導率,用于需要高熱導的場合。然而,溫度超過300℃后溫度迅速下降。最重要的是由于它的毒性限制了自身的發展。氧化鈹陶瓷是以氧化鈹為主要成分的陶瓷。主要用作大規模集成電路基板、大功率氣體激光管、晶體管的散熱片外殼、微波輸出窗和中子減速劑等材料。
3. 氮化鋁
AlN有兩個非常重要的特性值得注意:一是高的導熱性,二是與Si相匹配的膨脹系數。缺點是即使在表面有很薄的氧化層也會對熱導率產生影響。只有嚴格控制材料和工藝才能制造出一致性較好的氮化鋁基板。與Al2O3相比,AlN的價格相對較高。這也是制約其發展的一個小瓶頸。
4. 氮化硅
羅杰斯在 2012 年推出了新的 curamik? 系列氮化硅 (Si3N4) 陶瓷基板。由于氮化硅的機械強度高于其他陶瓷,新的 curamik? 基板可以幫助設計人員在嚴苛的工作環境、以及HEV/EV和其他可再生能源應用條件下實現較長的使用壽命。氮化硅制成的新型陶瓷基板的抗彎曲強度比采用Al2O3和AlN制成的基板高。 Si3N4 的斷裂韌性甚至超過了氧化鋯摻雜陶瓷。
根據制造工藝分
現階段常見的陶瓷散熱基板有五種類型:HTCC、LTCC、DBC、DPC和LAM。 HTCC\LTCC都是屬于燒結工藝,成本都會較高。
而DBC和DPC則是國內近年來才開發成熟,且能量產化的專業技術,DBC采用高溫加熱將Al2O3和Cu板結合,技術瓶頸是不易解決 Al2O3 和 Cu 板之間微氣孔產生之問題。這使得該產品的量產能量和良率受到較大的挑戰,而DPC技術則采用直接鍍銅技術在Al2O3基材上沉積Cu。其工藝結合了材料和薄膜工藝技術。該產品是近年來最常用的陶瓷散熱基板。但其材料控制和工藝技術整合能力要求較高,這使得進入DPC行業并能穩定生產的技術門檻相對較高。 LAM技術也稱為激光快速活化金屬化技術。
1.HTCC (High-Temperature Co-fired Ceramic)
HTCC又稱高溫共燒多層陶瓷。 制造過程與 LTCC 非常相似。 主要區別在于HTCC的陶瓷粉末沒有添加玻璃材質。 因此,HTCC必須在1300~1600℃的高溫下干燥硬化成生胚。 然后同樣鉆上導通孔,并用網版印刷技術填孔和印制線路。 由于共燒溫度高,金屬導體材料的選擇受到限制。 主要材料是熔點高,但導電性較差的鎢、鉬、錳等金屬,最后再疊層燒結成型。
2. LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)
LTCC又稱低溫共燒多層陶瓷基板。 該技術必須先將無機氧化鋁粉和約30%~50%的玻璃材料與有機黏結劑混合均勻,使其混合成泥狀漿料,然后用刮刀將漿料刮成片狀,再經過一道干燥過程將片狀漿料形成一片片薄薄的生胚,然后根據每一層的設計鉆導通孔,作為各層的信號傳輸,LTCC內部線路則運用網版印刷技術,分別用于生胚上做填充孔和印刷線路 . 內電極和外電極可分別使用銀、銅、金等金屬, 最后將各層層壓并放置在850~900℃的燒結爐中完成燒結成型。
3. DBC (Direct Bonded Copper)
直接覆銅技術是利用銅的含氧共晶溶液直接將銅敷在陶瓷上。 其基本原理是在敷接合前或過程中在銅與陶瓷之間引入適量的氧,在1065℃~1083℃范圍內,銅與氧形成Cu-O共晶溶液。 DBC技術利用該共晶溶液一方面與陶瓷基板發生化學反應形成CuAlO2或CuAl2O4,另一方面浸潤銅箔實現陶瓷基板與銅板的結合。
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