陶瓷板工艺及技术介绍

1、陶瓷（AL2O3）基板简介 产品简介：本产品是由贵金届所构成的高传导介质电路与高热传导系数绝缘材料结合而成 的高热传导基板。可乂效解决 PCB与铝基板低导热的问题。达到有效将高热电 子元件所产生的热导出，增加元件稳定度及延长使用寿命。产品特性：不需要变更原加工程序优秀机械强度具良好的导热性具耐抗侵蚀具耐抗侵蚀良好表面特性，优异的平面度与平坦度抗热震效果佳低曲翘度高温环境下稳定性佳可加工成各种复杂形状陶瓷（AL2O3）基板与铝基板比较表陶瓷（AL2O3 ）基板 铝基板高传导介378429W/（mK）陶瓷（AL2O3 ） 2451W/（m K）铜箔 390401W/（m - K）绝缘体 0.82.

2、2W/（m -K）铝板 210255W/（m K）直接导热绝缘层阻绝导热陶瓷（AL2O3 ）基板与其他厂陶瓷（AL2O3 ）基板比较表陶瓷（AL2O3 ）基板其他厂陶瓷（AL2O3 ）基板高传导介质 378429W/（mK）陶瓷（AL2O3）板 2451W/（m K）铜箔 390401W/（m - K）陶瓷（AL2O3 ）板 2451W/（m K）1.2XX0 C-3500 C 电路正常2. 高温加热锡盘4500 C40秒电路正常3. 制作过程不需酸洗，无酸的残留4. 电阻率为1.59x10J8Q.m 1.2XX ° C-350 ° C电路剥离或被锡溶解2.高温加热锡盘45

3、00 C40秒电路剥离3.制作过程需酸洗，会由酸性物质残留，会造成线路氧化及剥离应用：LED照明用基板、高功率LED基板PC散热、IC散热基板、LED电视散热基板半导体及体集成电路的散热基板可替代PCB及铝基板应用实例：10W LED球灯经红外线热像测温仪检测点灯时间超过72小时环境温度28.4 C内壁温度60°C点编亏温度XY附注184.5711458全面积最高温284.08229119382.27118181464.07168183点编亏温度XY附注153.31117143全面积最高温252.78138155345.86166186451.89205159陶瓷基板与铝基板比较图陶

4、瓷基板种类及比较：系统电路板的种类包括：铝基板（MCPCB）印刷电路板（PCB）软式印刷电路板（FPC）陶瓷基板种类主要有：高温熔合陶瓷基板（HTFC）低温共烧多层陶瓷（LTCC）高温共烧多层陶瓷（HTCC）直接接合铜基板（DBC）直接镀铜基板（DPC）1- 1 HTFC （Hight-Temperature Fusion Ceramic） HTFC称为高温熔合陶瓷基板，将高温绝缘性及高热传导的 AL2O3或AIN陶瓷 基板的单面或双面，运用钢板移印技术，将高传导介质材料印制成线路，放置于 850950° C的烧结炉中烧结成型，即可完成。2- 1 LTCC (Low-Temperat

5、ure Co-fired Ceramic)LTCC 乂称为低温共烧多层陶瓷基板，此技术须先将无机的氧化铝粉与越 30%50%的玻璃材料加上有机粘结剂，使其混合均匀称为为泥装的浆料，接着 利用刮刀把浆料刮成片状，再经由一道十燥过程将片状浆料形成一片片薄薄的生 胚，然后依各层的设计钻导通孔，作为各层讯号的传递，LTCC内部线路则运用网版印刷技术，分别于生胚上做填孔及印制线路，内外电极则可分别使用银、铜、 金等金届，最后将各层做叠层动作，放置于850900。C的烧结炉中烧结成型，即可完成。3- 1 HTCC ( Hight-Temperature Co-fired Ceramic)HTCC 乂称为高

6、温共烧多层陶瓷，生产制造过程与LTCC极为相似，主要的差异点在于HTCC的陶瓷粉末并无玻璃材质，因此，HTCC必须在高温 12001600° C环境下十燥硬化成生胚，接着同样钻上导通孔，以网版印刷技术 填孔于印制线路，因其共烧温度较高，使得金届导体材料的选择受限，其主要的 材料为熔点较高但导电性却较差的鸨、钳、铤 等金届，最后再叠层烧结成型。4- 1 DBC ( Direct Bonded Copper)DBC直接接合铜基板，将高绝缘性的 AL2O3或AIN陶瓷基板的单面或双面覆 上铜金届后，经由高温10651085 C的环境加热，使铜金届因高温氧化，扩撒 与AL2O3材质产生(Eu

7、tectic )共晶熔体，是铜金届陶瓷基板粘合，形陶瓷复 合金届基板，最后依据线路设计，以蚀刻方式备至线路。5- 1 DPC ( Direct Plate Copper)DPC也称为直接镀铜基板，先将陶瓷基板做前处理活洁，利用薄膜专业制造技 术一真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀于铜金届复合层，接着以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金届化线路制作。陶瓷导热基板特性在了解陶瓷散热基板的制造方法后，接下来将进一步的探讨各个散热基板的热性 具有哪有差异，而各项特性乂分别代表了什么样的意义，为何会影响散热基板在 应用时必

8、须作为考量的重点，以下表一陶瓷导热基板特性比较中，本文取了导热基板的：(1)热传导率、(2)制程温度、(3)线路制作方法、(4)线径 宽度、(5)制作线路是否需要酸洗或蚀刻、(6)陶瓷基板是否会残留酸、(7) 焊点加工温度、(8)线路工作环境温度，八项特性作进一步的讨论： 表一、陶瓷导热板特性比较Item HTFC LTCC HTCC DBC DPC热传导系数(W/mK)AL2O3 : 2051 (W/mK)AIN:170220 (W/mK) AIN:170220 AIN"170220操作环境温度(W/mK )23 (W/mK)16-17 (W/mK ) AL2O3:2051线路制作

9、方式线径宽度酸洗蚀刻残留酸无焊点加工(W/mK)AL2O3:2051 (W/mK)(W/mK )850950° C850900° C10651085O C250350° C厚膜印刷 150um 150um/|、而次 而次有(会侵蚀线路)1300-1600°薄膜印刷150um不需要无150um不需要 无厚膜印刷1050um而女微影制程（会侵蚀线路）450° C/40秒线路正常2XX C450 C/35秒线路剥离或被微影制程800° C 线锡溶解（不可烙铁加工）线路工作环境温度800° C线路表面轻微碳化仍可正常运作路完全剥离或完全碳化无法运作 热传导率热传导率乂称为热导率，它代表了基板材料本身直接传导热能的一种能力，数值 越高代表其导热能力越好。LED导热基板最主要的作用就是在于，如何有效的将 热能从LED晶粒传导到散热系统，以降低LED晶粒的温度，增加发光效率与延长 LED寿命，因此，导热基板热传导效果的优劣就将成为业界在选用导热基板时重 要的评估项目之一。检视表一，由把重陶瓷散热基板的比较可明显看出，虽然 AL2O制料的热传导率约在2051 （W/mK之间，LTCC降低其烧