銅基板和陶瓷基板有什么區(qū)別呢？
文章出處：常見問題 責(zé)任編輯：陶瓷pcb電路板|深圳市金瑞欣特種電路技術(shù)有限公司 閱讀量：- 發(fā)表時(shí)間：2023-04-07
陶瓷基板
銅基板 陶瓷基板都是具有電氣性能的電路板，都使用在高頻和高溫產(chǎn)品領(lǐng)域，但是陶瓷基板 銅基板有什么區(qū)別呢？
1、有無絕緣層的區(qū)別
陶瓷基板是無機(jī)材料，銅基板是金屬基板，銅基板 陶瓷基板雖然都具備高導(dǎo)熱性，但是銅基板需要再做絕緣層，制作絕緣層不僅成本高，且絕緣效果不及陶瓷基板。陶瓷基板本身是無機(jī)材料，也是絕緣介質(zhì)，且具有非常好的絕緣性能，陶瓷基板加工就無需再做絕緣層。
2、導(dǎo)熱性高低的區(qū)別
銅基板的導(dǎo)熱性在金屬基板里是比較好的，導(dǎo)熱效果比鋁基板和鐵基板都好很多，但是導(dǎo)熱系數(shù)也就3W~5W,陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)比較高，氧化鋁陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)30w,氮化鋁陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)170w以上，氮化硅陶瓷基板導(dǎo)熱系數(shù)也有85w~90w，導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)不及陶瓷基板。
第一代半導(dǎo)體以硅、鍺材料為代表，主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)運(yùn)算領(lǐng)域，奠定了微電子產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。第二代半導(dǎo)體以砷化鎵、磷化銦為代表，主要應(yīng)用于通信領(lǐng)域，用于制作高性能微波、毫米波及發(fā)光器件，奠定了信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。隨著技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需要的不斷延伸，二者的局限性逐漸體現(xiàn)出來，難以滿足高頻、高溫、高功率、高能效、耐惡劣環(huán)境以及輕便小型化等使用需求。以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿電壓高、熱導(dǎo)率高、載流子飽和漂移速度大等特點(diǎn)，其制作的電子器件可在300°C甚至更高溫度下穩(wěn)定工作 (又稱為功率半導(dǎo)體或高溫半導(dǎo)體)，是固態(tài)光源 (如LED)、激光器 (LD)、電力電子 (如 IGBT)、聚焦光伏 (CPV)、微波射頻 (RF) 等器件的“核芯”，在半導(dǎo)體照明、汽車電子、新一代移動(dòng)通信 (5G)、新能源與新能源汽車、高速軌道交通、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)瓶頸，與第一代、第二代半導(dǎo)體技術(shù)互補(bǔ)，在光電器件、電力電子、汽車電子、 航空航天、深井鉆探等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，對(duì)節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、催生新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)將發(fā)揮重要作用。
伴隨著功率器件 (包括LED、LD、IGBT、CPV等) 不斷發(fā)展，散熱成為影響器件性能與可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于電子器件而言，通常溫度每升高10°C，器件有效壽命就降低30% ~ 50%。因此，選用合適的封裝材料與工藝、提高器件散熱能力就成為發(fā)展功率器件的技術(shù)瓶頸。以大功率LED封裝為例，由于輸入功率的70% ~ 80% 轉(zhuǎn)變成為熱量 (只有約20% ~ 30% 轉(zhuǎn)化為光能)，且LED芯片面積小，器件功率密度很大 (大于100 W/cm2)，因此散熱成為大功率LED封裝必須解決的關(guān)鍵問題。如果不能及時(shí)將芯片發(fā)熱導(dǎo)出并消散，大量熱量將聚集在LED內(nèi)部，芯片結(jié)溫將逐步升高，一 方面使LED性能降低 (如發(fā)光效率降低、波長(zhǎng)紅移等)，另一方面將在LED器件內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力， 引發(fā)一系列可靠性問題 (如使用壽命、色溫變化等)。目前常用電子封裝基板主要可分為高分子基板、金屬基板 (金屬核線路板，MCPCB) 和陶瓷基板幾類。對(duì)于功率器件封裝而言，封裝基板除具備基本的布線 (電互連) 功能外，還要求具有較高 的導(dǎo)熱、耐熱、絕緣、強(qiáng)度與熱匹配性能。因此，高分子基板 (如PCB) 和金屬基板 (如MCPCB) 使用受到很大限制；而陶瓷材料本身具有熱導(dǎo)率高、耐熱性好、高絕緣、高強(qiáng)度、與芯片材料熱匹配 等性能，非常適合作為功率器件封裝基板，目前已在半導(dǎo)體照明、激光與光通信、航空航天、汽車電子、深海鉆探等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鑒于陶瓷具有良好的導(dǎo)熱性、耐熱性、高絕緣、高強(qiáng)度、低熱脹、耐腐蝕和抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，陶 瓷基板在功率器件和高溫電子器件封裝中得到廣泛應(yīng)用。目前，陶瓷基片材料主要有Al2O3、AlN、Si3N4、SiC、BeO和BN。由于Al2O3和AlN具有較好的綜合性能，兩者分別在低端和高端陶瓷基板市場(chǎng)占據(jù)主流，而Si3N4基板由于抗彎強(qiáng)度高，今后有望在高功率、大溫變電力電子器件 (如IGBT) 封裝領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 平面陶瓷基板主要包括薄膜陶瓷基板 (TFC)、厚膜印刷陶瓷基板 (TPC)、直接鍵合陶瓷基板 (DBC)、活性金屬焊接陶瓷基板 (AMB)、直接電鍍陶瓷基板 (DPC) 和激光活化金屬陶瓷基板 (LAM) 等。其中，TFC基板圖形精度高，但金屬層較薄，主要應(yīng)用于小電流光電器件封裝；TPC基板耐熱性好，成本低，但線路層精度差，主要應(yīng)用于汽車傳感器等領(lǐng)域；DBC和AMB基板線路層較厚， 耐熱性較好，主要應(yīng)用于高功率、大溫變的IGBT封裝；DPC基板具有圖形精度高、可垂直互連等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于大功率LED封裝；而LAM基板則滿足了航空航天領(lǐng)域異型陶瓷結(jié)構(gòu)件散熱需求。 為了實(shí)現(xiàn)器件氣密封裝，業(yè)界開發(fā)了多種三維陶瓷基板制備技術(shù)，主要包括高溫/低溫共燒陶瓷基板 (HTCC/LTCC)、多層燒結(jié)三維陶瓷基板 (MSC)、直接粘結(jié)三維陶瓷基板 (DAC)、多層鍍銅三維陶瓷基板 (MPC) 和直接成型三維陶瓷基板 (DMC) 等。其中，HTCC/LTCC、MSC基板均采用絲網(wǎng)印刷與高溫?zé)Y(jié)工藝制備，腔體可靠性高，但金屬線路層精度較差；MPC、DAC和DMC基板通 過在DPC基板上電鍍、粘接和固化成型圍壩，具有金屬線路層精度高，圍壩與基板結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，有望在今后的功率器件氣密封裝、三維封裝與集成領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。后期陶瓷基板將主要沿 著高精度、小型化、集成化方向發(fā)展。
