陶瓷基板 (Ceramic PCB, Ceramic Substrate)是指銅箔在高溫下直接鍵合到氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)陶瓷基片表面( 單面或雙面)上的特殊工藝板。所制成的超薄復合基板具有優良電絕緣性能,高導熱特性,優異的軟釬焊性和高的附著強度,并可像PCB板一樣能刻蝕出各種圖形,具有很大的載流能力。因此,陶瓷基板已成為大功率電力電子電路結構技術和互連技術的基礎材料,適用于具備高發熱量的產品(高亮度LED、太陽能),其優異的耐候特性更可適用于較惡劣之戶外環境。
主要應用產品:高功率LED載板、LED車燈、LED路燈、太陽能inverter
陶瓷基板特色:
結構:優秀機械強度、低曲翹度、熱膨脹係數接近硅晶圓(氮化鋁)、高硬度、加工性好、尺寸精度高
氣候:適用高溫高濕環境、熱導率高、耐熱性佳、耐腐蝕與磨耗、抗UV&黃化
化學:無鉛、無毒、化學穩定性好
電性:高絕緣電阻、容易金屬化、電路圖形與之附著力強
市場:材料豐富(陶土、鋁) 、製造容易、價格低
PCB材料熱特性比較(傳導率):
玻璃纖維基板(傳統PCB):0.5W/mK、鋁基板:1~2.2W/mK、陶瓷基板:24[氧化鋁]~170[氮化鋁]W/mK
材料熱傳導係數(單位W/mK):
樹酯:0.5、氧化鋁:20-40、碳化硅:160、鋁:170、氮化鋁:220、銅:380、鑽石:600
陶瓷基板製程分類:
依線路陶瓷基板製程分為:薄膜、厚膜、低溫共燒多層陶瓷(LTCC)
薄膜製程(DPC):精確控制元件線路設計(線寬與膜厚)
厚膜製程(Thick film):提供散熱途徑與耐候條件
低溫共燒多層陶瓷(HTCC):利用玻璃陶瓷具低燒結溫度,可和低熔點、高導電性貴重金屬共燒的特性,實現多層陶瓷基板)和構裝。
低溫共燒多層陶瓷(LTCC):堆疊數個陶瓷基板并嵌入被動元件以及其他IC
薄膜陶瓷基板製程:
‧前處理→濺鍍→光阻披覆→曝光顯影→線路電鍍→去膜
‧疊片→熱壓→脫脂→基片燒成→形成電路圖形→電路燒成
‧疊片→表面印刷電路圖形→熱壓→脫脂→共燒
‧印刷電路圖形→疊層→熱壓→脫脂→共燒
陶瓷基板可靠度試驗條件:
陶瓷基板高溫操作:85℃
陶瓷基板低溫操作:-40℃
陶瓷基板冷熱沖擊:
1. 155℃(15min)←→-55℃(15min)/300cycle
2. 85℃(30min)←→-40℃(30min)/RAMP:10min(12.5℃/min)/5cycle
陶瓷基板附著力:以3M#600之膠帶密貼于板面,30秒后與板面成90°方向速撕,不得脫落。
陶瓷基板紅墨水實驗:煮沸一小時,不可滲透
試驗設備:
1.高低溫濕熱試驗箱
2.三箱氣體式冷熱沖擊試驗箱
