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陶瓷散熱基板應(yīng)用范圍與區(qū)別

2022-10-20 06:54:56  370 次瀏覽

dpc工藝又稱直接鍍銅陶瓷基板,在制作中首先將陶瓷基板進(jìn)行前處理清洗,利用真空濺射方式處理基板表面沉積Ti/Cu層作為種子層,接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路制作,后再以電鍍/化學(xué)鍍方式增加線路厚度,待光刻膠去除后完成基板制作。dpc陶瓷基板成品厚度是板材厚度中加上工藝層厚度,在常規(guī)板材厚度有0.25mm~3.0mm,不過(guò)通常厚度是0.25mm、0.38mm、0.635mm、0.8mm、1.0mm等。其實(shí)陶瓷基板厚度除了基材厚度有包括線路、阻焊、銅厚、表面處理(沉金、鍍金)等厚度。

MCPCB主要是從早期的銅箔印刷式電路板(FR4)慢慢演變而成,MCPCB與FR4之間的差異是,MCPCB以金屬為核心技術(shù),采用鋁或銅金屬作為電路板之底材,在基板上附著上一層銅箔或銅板金屬板作線路,用以改善散熱不佳等問(wèn)題。

因鋁金屬本身具有良好的延展性與熱傳導(dǎo),結(jié)合銅金屬的高熱傳導(dǎo)率,理當(dāng)有非常良好的導(dǎo)熱/散熱效果,然而,鋁本身為一導(dǎo)體,基于產(chǎn)品特性,鋁基板與銅之間必須利用一絕緣體做絕緣,以避免銅線路與鋁基板上下導(dǎo)通,故MCPCB多采用高分子材料作為絕緣層材料,但絕緣層(Polymer)熱傳導(dǎo)率僅0.2~0.5W/mK,且有耐熱方面的問(wèn)題。

因此原本熱傳導(dǎo)率的鋁/銅金屬,在加入Polymer后,形成熱阻,大幅的降低基板整體的熱傳導(dǎo)效率,導(dǎo)致MCPCB的熱傳導(dǎo)率僅有1W/mK~2.2W/mK。近期的研究中,將高導(dǎo)電材料覆合于MCPCB之高分子材料中,雖提了MCPCB產(chǎn)品的熱傳導(dǎo)率,但其MCPCB整體主軸方向的熱傳導(dǎo)率亦僅能提致3~5W/mK左右。然而,在實(shí)際應(yīng)用上,MCPCB也面臨因沖壓分割時(shí)造成因金屬延伸(如圖二所示),此時(shí)因金屬銅層受沖壓變形延伸而導(dǎo)致板邊高分子介電絕緣層變形,如此一來(lái),容易使得LED產(chǎn)品的耐壓特性不穩(wěn)定(介電高分子變形破壞)。

近期有許多以陶瓷材料作為高功率LED散熱基板之應(yīng)用,然而LTCC/HTCC二者因采用厚膜工藝備置金屬線路,使得線路度不高,加上受限于工藝因素,不利于生產(chǎn)小尺寸的產(chǎn)品,因此LTCC/HTCC現(xiàn)階段工藝能力并不適合小尺寸高功率產(chǎn)品的需求。另一方面,DBC亦受限于工藝能力,線路解析度僅適合100~300um,且其量產(chǎn)能力受金屬/陶瓷介面空氣孔洞問(wèn)題而受限。在陶瓷基板產(chǎn)品的線路度、材料散熱系數(shù)、金屬表面平整度、金屬/陶瓷間接合覆著度考量,目前以薄膜微影程制作金屬線的DPC陶瓷基板的應(yīng)用范疇廣。

其實(shí)LED多采用陶瓷基板做成芯片,以實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)熱性能,另外,還有其它電子設(shè)備也可以做到陶瓷基板芯片,例如大功率電力半導(dǎo)體模塊、半導(dǎo)體制冷器、電子加熱器、功率控制電路、功率混合電路、智能功率組件、高頻開(kāi)關(guān)電源、汽車電子、太陽(yáng)能電池板組件、激光等工業(yè)電子。

由于小尺寸的陶瓷基板芯片(小于3mm*3mm)通過(guò)技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)小尺寸集成電路的封裝,所以對(duì)于集成電路的應(yīng)用也是很大,畢竟集成電路的發(fā)展具備著精密化、微型化等特征。

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