多层陶瓷基板及其在车载领域的应用

描述

一、多层陶瓷基板介绍

1. 什么是陶瓷?什么是精密陶瓷?

简单地说,“烧制黏土的产品”(陶瓷工业产品)都可以叫做“陶瓷(Ceramics)”,也有将玻璃和水泥放在炉中烧制的陶瓷产品。

陶瓷

在JIS R 1600(日本工业标准)中对精密陶瓷有如下定义:“为充分发挥产品所需的功能,严格控制产品的化学成分、显微组织、形状及制造工艺,将其生产出来”,这一类的陶瓷产品主要由非金属的无机物质构成。

2. 什么是基板?什么是陶瓷基板?

基板,简单的来说就是在物理上保护芯片的同时,实现芯片与外界的电路连接。陶瓷基板是使用陶瓷材料制成的基板。

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3. 京瓷多层陶瓷基板的特点

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(1)优秀的材料特性-高刚性材料,封装后低变形

(2)机械特性-高强度、高刚性(高杨氏模量)-热膨胀系数接近硅

(3) 热特性-高热导率

(4)电特性-低tanδ

(5)设计灵活度-多层结构-带腔体结构-埋孔结构

(6)小型化/扁平化设计-京瓷拥有精密、细致的设计规则

(7)对应各种封装形式- 1次封装 : W/B 、Flip chip- 2次封装 : LCC、SMD、QFP、PGA、DIP

4. 京瓷多层陶瓷基板制造工艺

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(1)Tape Casting(生瓷制造)将陶瓷原料粉末加工成粘土状的生瓷膜带。

(2)Cutting(切割)将生瓷膜带切割成方便加工的形状。

(3)Punching(打孔)在生瓷膜带上进行打孔,包括腔体以及通孔。

(4)Via Hole Filling(埋孔)将导体浆料埋入通孔。

(5)Screen Printing(丝网印刷)通过丝网印刷形成内部走线。

(6)Lamination(叠层)将各个层的膜带按照产品需求进行叠加。

(7)Shaping(切割)切割成合适的大小。

(8)Cofiring(烧结)将生瓷膜带烧结成熟瓷。

(9)Nickel Plating(镀镍)镀镍,为后面的钎焊做准备。

(10)Brazing(钎焊)焊接PIN针。

(11)Ni/Au Plating(镀镍、镀金)镀镍、镀金,防止导体氧化。

二、陶瓷基板与其它材料相比有何优势

1. 与金属材料比较

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①小型、低背化②对应自动化,量产级别回流焊③耐腐蚀性,在蒸汽、高湿度等严苛环境下有利

2. 与有机材料比较

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①高导热性材料

②难燃性材料(不会燃烧)

③不吸水材料

④热膨胀系数与芯片材料Si接近

⑤高强度材料,可以实现薄型化

⑥易于封装

⑦腔体呈台阶状,易于打线

三、多层陶瓷基板在车载领域的应用

在车载领域,多层陶瓷基板可用于中控系统、照明系统、安全系统及其他传感器。

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1. 车载市场对基板的要求

随着汽车自动化驾驶技术的发展,追求车辆安全、便捷的同时对基板也提出了更高的“要求”。基板要具有高耐热、高导热、高刚性等特性,保障汽车在高温、高震动、含腐蚀性的环境下仍然可以保证信号的高效、灵敏、准确。

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(1)高耐热陶瓷本身烧结时的温度高达约2000℃,因此是良好的耐热材料。

(2)高导热京瓷多层陶瓷基板具有良好的散热性。

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散热性比较

(3)高刚性京瓷多层陶瓷基板拥有高杨氏弹性率,随温度的变化形变低。

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(4)高杨氏弹性率

(5)小型化,高度集成京瓷多层陶瓷基板是采用高强度材料,封装后低变形,通过腔体构造以及内部走线来实现小型化、薄型化;通过表面的精密图形以及内部的多层布线来实现高度集成。

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小型化和薄型化

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高度集成

(6)高可靠性京瓷多层陶瓷基板气密封装,可以对应平行封焊、熔封等相对高温的封装,实现气密,在各种严苛环境下工作。

2. 车载雷达LiDAR解决方案

随着自动驾驶技术的不断推进,激光雷达被认为是实现高级别自动驾驶不可或缺的关键技术,京瓷多层陶瓷基板的高耐热、高导热、高刚性、高可靠性等优势为激光雷达提供各种解决方案。

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京瓷多层陶瓷基板不仅在车载领域发挥着重要的作用,在其它应用芯片的领域,也能发现京瓷多层陶瓷基板的“身影”。包括医疗领域、通信领域、环保领域等。

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根据不同的需求,京瓷多层陶瓷基板能够实现各种不同的构造。

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京瓷多层陶瓷基板可以根据不同需求进行定制

审核编辑 :李倩

 

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