陶瓷基板 (Ceramic PCB, Ceramic Substrate)是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能,高导热特性,优异的软钎焊性和高的附着强度,并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形,具有很大的载流能力。因此,陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料,适用于具备高发热量的产品(高亮度LED、太阳能),其优异的耐候特性更可适用于较恶劣之户外环境。
主要应用产品:高功率LED载板、LED车灯、LED路灯、太阳能inverter
陶瓷基板特色:
结构:优秀机械强度、低曲翘度、热膨胀係数接近硅晶圆(氮化铝)、高硬度、加工性好、尺寸精度高
气候:适用高温高湿环境、热导率高、耐热性佳、耐腐蚀与磨耗、抗UV&黄化
化学:无铅、无毒、化学稳定性好
电性:高绝缘电阻、容易金属化、电路图形与之附着力强
市场:材料丰富(陶土、铝) 、製造容易、价格低
PCB材料热特性比较(传导率):
玻璃纤维基板(传统PCB):0.5W/mK、铝基板:1~2.2W/mK、陶瓷基板:24[氧化铝]~170[氮化铝]W/mK
材料热传导係数(单位W/mK):
树酯:0.5、氧化铝:20-40、碳化硅:160、铝:170、氮化铝:220、铜:380、鑽石:600
陶瓷基板製程分类:
依线路陶瓷基板製程分为:薄膜、厚膜、低温共烧多层陶瓷(LTCC)
薄膜製程(DPC):精确控制元件线路设计(线宽与膜厚)
厚膜製程(Thick film):提供散热途径与耐候条件
低温共烧多层陶瓷(HTCC):利用玻璃陶瓷具低烧结温度,可和低熔点、高导电性贵重金属共烧的特性,实现多层陶瓷基板)和构装。
低温共烧多层陶瓷(LTCC):堆叠数个陶瓷基板并嵌入被动元件以及其他IC
薄膜陶瓷基板製程:
‧前处理→溅镀→光阻披覆→曝光显影→线路电镀→去膜
‧叠片→热压→脱脂→基片烧成→形成电路图形→电路烧成
‧叠片→表面印刷电路图形→热压→脱脂→共烧
‧印刷电路图形→叠层→热压→脱脂→共烧
陶瓷基板可靠度试验条件:
陶瓷基板高温操作:85℃
陶瓷基板低温操作:-40℃
陶瓷基板冷热冲击:
1. 155℃(15min)←→-55℃(15min)/300cycle
2. 85℃(30min)←→-40℃(30min)/RAMP:10min(12.5℃/min)/5cycle
陶瓷基板附着力:以3M#600之胶带密贴于板面,30秒后与板面成90°方向速撕,不得脱落。
陶瓷基板红墨水实验:煮沸一小时,不可渗透
试验设备:
1.高低温湿热试验箱
2.三箱气体式冷热冲击试验箱