如今PCB陶瓷基板究竟有什么优势特性

据了解PCB陶瓷基板比传统的FR4 PCB更有优势，尽管陶瓷PCB在PCB基板列表中相对较新。但它们在高密度电子电路中的应用会越来越受欢迎，这是为什么？其实PCB陶瓷基板提供了多功能性、耐用性、稳定性和绝缘性能使其比传统PCB更具优势。而且，PCB陶瓷基板在不影响精度和可靠性的情况下支持电路小型化。小编带你了解PCB陶瓷基板的类型究竟有哪些优势特性。

对于放置在高压或高温环境中的PCB，传统的PCB基板材料在极端条件下可能会出现缺陷。然而，PCB陶瓷基板材料适用于高温和高压以及腐蚀性或振动电路条件，PCB陶瓷基板具有高导热性和热膨胀系数。这些PCB最适合在极端条件下使用的高功率密度电路设计，尤其是在航空航天和汽车行业。

PCB陶瓷基板由多种陶瓷材料制成，导热系数和热膨胀系数（CTE）是选择陶瓷材料时需要重点关注的两个主要特性。PCB中使用的陶瓷材料是指氮化铝（AIN）、氧化铝（AI2O3）、氧化铍（BeO）、碳化硅（SiC）等一类基板材料，这些陶瓷材料具有相似的化学和物理特性。这些我们即将讨论三种常见的陶瓷材料的特性。

一、常用陶瓷基板材料的性能有那三种：

氧化铝陶瓷，在其他氧化铝陶瓷基板相比，AI2O3的机械强度、化学稳定性、导热性和电性能具有优势。在丰富的原材料使氧化铝成为最常见的陶瓷基板材料，AI2O3陶瓷基板PCB用于汽车传感器电路、减震器和发动机。AI2O3陶瓷PCB的高热稳定性提高了汽车电路的性能和热效率。

氮化铝陶瓷，其有高导热性和热膨胀系数是使AIN作为PCB行业基板材料中引人注目的两个特性，AIN的热导率在170W/mk到200W/mk的范围内变化。氮化铝陶瓷基板的CTE与硅半导体芯片相匹配，在两者之间建立了良好的结合，从而使其组装可靠性。AIN用于汽车的传感器电路，因为它可以承受极端温度、腐蚀和振动，同时提供了高效、准确和灵敏的传感器信号。

氧化铍陶瓷，是一种PCB陶瓷基板材料，其导热率约为AI2O3的9倍，并且大于金属铝。BeO表现出比AIN更好的化学稳定性和AI2O3相当的高电绝缘性，BeO用于PCB经受高温的应用或面临空间限制的高密度PCB以提供空气或液体冷却。

二、基于制造工艺的PCB陶瓷基板类型

PCB陶瓷基板的制造工艺比传统PCB简单，将导热陶瓷粉末和有机粘合剂混合在一起并进行热处理以制造PCB陶瓷基板。通常，激光快速活化金属化（LAM）技术用于陶瓷基板PCB制造。除了使用的陶瓷材料外，PCB陶瓷根据制造工艺还有另外一种分类：

1、高温共烧陶瓷（HTCC）-可在高温下运行而不会造成任何损坏，HTCC PCB的构造始于使用原始陶瓷基板材料制造，在制造的任何阶段都没有添加玻璃材料。htcc的制造过程与ltcc PCB的制造工艺相似，唯一的区别是HTCC pcb在气体环境中烘烤温度约为 1600 ~ 1700 ℃。HTCC PCB 的高共烧温度非常高，以至于使用钨、钼或锰等金属导体的高熔点作为电路迹线。

2、LAM（激光活化金属化）-高能激光用于在 LAM 工艺中电离陶瓷材料和金属，他们一起长大，这在两者之间建立了牢固的联系。

3、直接键合铜(DBC) - DBC工艺在沉积工艺之前或期间在铜和陶瓷之间引入适量的氧气。沉积在1065℃～1083℃左右形成Cu-O共晶液，使该共晶液与陶瓷基体发生化学反应，形成CuAlO2或CuAl2O4。液体还渗透铜箔，形成铜板和陶瓷基板的组合。

4、低温共烧陶瓷(LTCC) -为了构建LTCC PCB，陶瓷材料（例如氧化铝）与大约 30%-50% 数量的玻璃材料混合。为了使粘合适当，将有机粘合剂添加到混合物中。将混合物铺在片材上晾干，然后根据每层的设计钻通孔。通常，丝网印刷用于印刷电路并填充LTCC PCB中的孔。LTCC PCB 制造通过在 850 ~ 900 ℃ 的气态烘箱中加热完成。

5、直接镀铜(DPC)- DPC的制造工艺利用物理气相沉积 (PVD) 方法和溅射在高温和高压条件下将铜键合到陶瓷基板上。

【文章来源：展至科技】

审核编辑 黄昊宇