陶瓷基板特點

◆機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)，形狀穩(wěn)定；高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱率、高絕緣性；結(jié)合力強(qiáng)，防腐蝕。

◆ 較好的熱循環(huán)性能，循環(huán)次數(shù)達(dá)5萬次，可靠性高。

◆與PCB板(或IMS基片)一樣可刻蝕出各種圖形的結(jié)構(gòu)；無污染、無公害。

◆使用溫度寬-55℃～850℃；熱膨脹系數(shù)接近硅，簡化功率模塊的生產(chǎn)工藝。

一、按材料來分

1、 Al2O3

氧化鋁基板是電子工業(yè)中最常用的基板材料，因為在機(jī)械、熱、電性能上相對于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀。

2、BeO

具有比金屬鋁還高的熱導(dǎo)率，應(yīng)用于需要高熱導(dǎo)的場合，但溫度超過300℃后迅速降低，最重要的是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。

3 、AlN

AlN有兩個非常重要的性能值得注意：一個是高的熱導(dǎo)率，一個是與Si相匹配的膨脹系數(shù)。缺點是即使在表面有非常薄的氧化層也會對熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響，只有對材料和工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制才能制造出一致性較好的AlN基板。不過隨著經(jīng)濟(jì)的提升，技術(shù)的升級，這種瓶頸終會消失。

綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優(yōu)越的綜合性能，在微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領(lǐng)域還是處于主導(dǎo)地位而被大量運用。

二、 按制造工藝來分

現(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC、DBC、DPC、LAM五種，HTCC\LTCC都屬于燒結(jié)工藝，成本都會較高。

而DBC與DPC則為國內(nèi)近年來才開發(fā)成熟，且能量產(chǎn)化的專業(yè)技術(shù)，DBC是利用高溫加熱將Al2O3與Cu板結(jié)合，其技術(shù)瓶頸在于不易解決Al2O3與Cu板間微氣孔產(chǎn)生之問題，這使得該產(chǎn)品的量產(chǎn)能量與良率受到較大的挑戰(zhàn)，而DPC技術(shù)則是利用直接鍍銅技術(shù)，將Cu沉積于Al2O3基板之上，其工藝結(jié)合材料與薄膜工藝技術(shù)，其產(chǎn)品為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(shù)整合能力要求較高，這使得跨入DPC產(chǎn)業(yè)并能穩(wěn)定生產(chǎn)的技術(shù)門檻相對較高。LAM技術(shù)又稱作激光快速活化金屬化技術(shù)。

1、HTCC (High-Temperature Co-fired Ceramic)

HTCC又稱為高溫共燒多層陶瓷，生產(chǎn)制造過程與LTCC極為相似，主要的差異點在于HTCC的陶瓷粉末并無加入玻璃材質(zhì)，因此，HTCC的必須再高溫1300~1600℃環(huán)境下干燥硬化成生胚，接著同樣鉆上導(dǎo)通孔，以網(wǎng)版印刷技術(shù)填孔與印制線路，因其共燒溫度較高，使得金屬導(dǎo)體材料的選擇受限，其主要的材料為熔點較高但導(dǎo)電性卻較差的鎢、鉬、錳…等金屬，最后再疊層燒結(jié)成型。

2、 LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)

LTCC 又稱為低溫共燒多層陶瓷基板，此技術(shù)須先將無機(jī)的氧化鋁粉與約30%~50%的玻璃材料加上有機(jī)黏結(jié)劑，使其混合均勻成為泥狀的漿料，接著利用刮刀把漿料刮成片狀，再經(jīng)由一道干燥過程將片狀漿料形成一片片薄薄的生胚，然后依各層的設(shè)計鉆導(dǎo)通孔，作為各層訊號的傳遞，LTCC內(nèi)部線路則運用網(wǎng)版印刷技術(shù)，分別于生胚上做填孔及印制線路，內(nèi)外電極則可分別使用銀、銅、金等金屬，最后將各層做疊層動作，放置于850~900℃的燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，即可完成。

3、 DBC (Direct Bonded Copper)

直接敷銅技術(shù)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℃范圍內(nèi)，銅與氧形成Cu-O共晶液， DBC技術(shù)利用該共晶液一方面與陶瓷基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 CuAlO2或CuAl2O4相，另一方面浸潤銅箔實現(xiàn)陶瓷基板與銅板的結(jié)合。

◆陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)接近硅芯片，可節(jié)省過渡層Mo片，省工、節(jié)材、降低成本；

◆減少焊層，降低熱阻，減少空洞，提高成品率；

◆在相同載流量下 0.3mm厚的銅箔線寬僅為普通印刷電路板的10%；

◆ 優(yōu)良的導(dǎo)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(tǒng)和裝置的可靠性；

◆ 超薄型(0.25mm)陶瓷基板可替代BeO，無環(huán)保毒性問題；

◆載流量大，100A電流連續(xù)通過1mm寬0.3mm厚銅體，溫升約17℃；100A電流連續(xù)通過2mm寬0.3mm厚銅體，溫升僅5℃左右；

◆熱阻低，10×10mm陶瓷基板的熱阻0.63mm厚度陶瓷基片的熱阻為0.31K/W ，0.38mm厚度陶瓷基片的熱阻為0.19K/W，0.25mm厚度陶瓷基片的熱阻為0.14K/W。

◆ 絕緣耐壓高，保障人身安全和設(shè)備的防護(hù)能力。

◆ 可以實現(xiàn)新的封裝和組裝方法，使產(chǎn)品高度集成，體積縮小。

（1）機(jī)械性質(zhì)

有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，除搭載元件外，也能作為支持構(gòu)件使用；加工性好，尺寸精度高；容易實現(xiàn)多層化；

表面光滑，無翹曲、彎曲、微裂紋等。

（2）電學(xué)性質(zhì)

絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；

介電常數(shù)低；

介電損耗??；

在溫度高、濕度大的條件下性能穩(wěn)定，確保可靠性。

（3）熱學(xué)性質(zhì)

熱導(dǎo)率高；

熱膨脹系數(shù)與相關(guān)材料匹配（特別是與Si的熱膨脹系數(shù)要匹配）；

耐熱性優(yōu)良。

（4）其它性質(zhì)

化學(xué)穩(wěn)定性好；容易金屬化，電路圖形與其附著力強(qiáng)；

無吸濕性；耐油、耐化學(xué)藥品；a射線放出量小；

所采用的物質(zhì)無公害、無毒性；在使用溫度范圍 內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)不變化；

原材料豐富；技術(shù)成熟；制造容易；價格低。

◆ 大功率電力半導(dǎo)體模塊；半導(dǎo)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(guān)電源，固態(tài)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(jī)，接收系統(tǒng)；激光等工業(yè)電子。

陶瓷基板產(chǎn)品問世，開啟散熱應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展，由于陶瓷基板散熱特色，加上陶瓷基板具有高散熱、低熱阻、壽命長、耐電壓等優(yōu)點，隨著生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備的改良，產(chǎn)品價格加速合理化，進(jìn)而擴(kuò)大LED產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，如家電產(chǎn)品的指示燈、汽車車燈、路燈及戶外大型看板等。陶瓷基板的開發(fā)成功，更將成為室內(nèi)照明和戶外亮化產(chǎn)品提供服務(wù)，使LED產(chǎn)業(yè)未來的市場領(lǐng)域更寬廣。

層壓陶瓷基板，一種層壓陶瓷基板，對在表面上形成有電路元件圖形的陶瓷層進(jìn)行層壓而形成。

權(quán)利要求

其特征在于，所述層壓陶瓷基板，具有在所述陶瓷層的側(cè)緣部形成的側(cè)緣電極層與在緊上方和/或緊下方的陶瓷層的側(cè)緣部形成的側(cè)緣電極層重疊連接而成的側(cè)面電極，所述側(cè)緣電極層具有大致平行于與所述層壓陶瓷基板的側(cè)面且沒有露出的平行壁、以及大致垂直于所述層壓陶瓷基板的側(cè)面的垂直壁。

陶瓷基板種類主要有：

1.高溫熔合陶瓷基板（HTFC)

2.低溫共燒多層陶瓷（LTCC)

3.高溫共燒多層陶瓷（HTCC)

4.直接接合銅基板（DBC）

5.直接鍍銅基板（DPC）

1-1 HTFC（Hight-Temperature Fusion Ceramic)

HTFC 稱為高溫熔合陶瓷基板，將高溫絕緣性及高熱傳導(dǎo)的AL2O3或AIN陶瓷基板的單面或雙面，運用鋼板移印技術(shù)，將高傳導(dǎo)介質(zhì)材料印制成線路，放置于850~950°C的燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，即可完成。有嘉寶瑞實業(yè)研發(fā)，是目前LED基板散熱最前沿。

2-1 LTCC（Low-Temperature Co-fired Ceramic)

LTCC 又稱為低溫共燒多層陶瓷基板，此技術(shù)須先將無機(jī)的氧化鋁粉與越30%~50%的玻璃材料加上有機(jī)粘結(jié)劑，使其混合均勻稱為為泥裝的漿料，接著利用刮刀把漿料刮成片狀，再經(jīng)由一道干燥過程將片狀漿料形成一片片薄薄的生胚，然后依各層的設(shè)計鉆導(dǎo)通孔，作為各層訊號的傳遞，LTCC內(nèi)部線路則運用網(wǎng)版印刷技術(shù)，分別于生胚上做填孔及印制線路，內(nèi)外電極則可分別使用銀、銅、金等金屬，最后將各層做疊層動作，放置于850~900°C的燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，即可完成。

3-1 HTCC（Hight-Temperature Co-fired Ceramic)

HTCC 又稱為高溫共燒多層陶瓷，生產(chǎn)制造過程與LTCC極為相似，主要的差異點在于HTCC的陶瓷粉末并無玻璃材質(zhì)，因此，HTCC必須在高溫1200~1600°C環(huán)境下干燥硬化成生胚，接著同樣鉆上導(dǎo)通孔，以網(wǎng)版印刷技術(shù)填孔于印制線路，因其共燒溫度較高，使得金屬導(dǎo)體材料的選擇受限，其主要的材料為熔點較高但導(dǎo)電性卻較差的鎢、鉬、錳…等金屬，最后再疊層燒結(jié)成型。

4-1 DBC（Direct Bonded Copper)

DBC 直接接合銅基板，將高絕緣性的AL2O3或AIN陶瓷基板的單面或雙面覆上銅金屬后，經(jīng)由高溫1065~1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化，擴(kuò)撒與AL2O3材質(zhì)產(chǎn)生（Eutectic）共晶熔體，是銅金屬陶瓷基板粘合，形陶瓷復(fù)合金屬基板，最后依據(jù)線路設(shè)計，以蝕刻方式備至線路。

5-1 DPC（Direct Plate Copper)

DPC 也稱為直接鍍銅基板，先將陶瓷基板做前處理清潔，利用薄膜專業(yè)制造技術(shù)—真空鍍膜方式于陶瓷基板上濺鍍于銅金屬復(fù)合層，接著以黃光微影的光阻被覆曝光，顯影，蝕刻，去膜制程完成線路制作，最后再以電鍍/化學(xué)鍍沉積方式增加線路的厚度，待光阻移除后即完成金屬化線路制作。

l 不需要變更原加工程序

l 優(yōu)秀機(jī)械強(qiáng)度

l 具良好的導(dǎo)熱性

l 具耐抗侵蝕

l 具耐抗侵蝕

l 良好表面特性，優(yōu)異的平面度與平坦度

l 抗熱震效果佳

l 低曲翹度

l 高溫環(huán)境下穩(wěn)定性佳

l 可加工成各種復(fù)雜形狀