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陶瓷基板用于電子封裝的應(yīng)用指南

陶瓷基板

在電子封裝基板領(lǐng)域,有幾種常見類型,每種都具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。塑料、金屬和陶瓷基板是最常見的競(jìng)爭(zhēng)者。然而,在這份全面指南中,我們將專注于陶瓷基板的卓越特性和優(yōu)勢(shì)。我們將探討它們卓越的絕緣性能、低介電常數(shù)、低熱膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率、出色的氣密性和化學(xué)穩(wěn)定性。陶瓷基板非常適用于高可靠性、高頻率、高溫抗性和氣密性產(chǎn)品封裝,特別是在航空航天、軍事和其他對(duì)要求嚴(yán)格的行業(yè)中。

DBC陶瓷基板.JPG

Part.1/ 陶瓷基板的優(yōu)點(diǎn)


陶瓷基板在許多方面都比其塑料和金屬對(duì)手具有眾多優(yōu)勢(shì)。

01

優(yōu)異的絕緣性能

 陶瓷基板的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一在于其出色的絕緣性能。這個(gè)特性在電子封裝中至關(guān)重要,因?yàn)樗_保電子元件保持隔離并受到外部影響的保護(hù)。陶瓷基板具有高電阻性,防止漏電和短路的作用,從而提高了電子設(shè)備的整體可靠性。

02

低介電常數(shù)

 陶瓷基板具有低介電常數(shù),在電子封裝中具有極大優(yōu)勢(shì)。介電常數(shù)決定了材料儲(chǔ)存電能的能力。由于具有低介電常數(shù),陶瓷基板能夠最小化信號(hào)損失和干擾,實(shí)現(xiàn)電路內(nèi)電信號(hào)的高效傳輸。這一特性在高頻應(yīng)用中尤為關(guān)鍵,信號(hào)完整性至關(guān)重要。

03

低熱膨脹系數(shù)

陶瓷基板的低熱膨脹系數(shù)是另一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)電子設(shè)備受到溫度變化影響時(shí),具有高熱膨脹系數(shù)的材料可能會(huì)出現(xiàn)顯著的尺寸變化,導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力和潛在故障。陶瓷基板具有低熱膨脹系數(shù),尺寸變化極小,確保了電子元件在不同熱條件下的結(jié)構(gòu)完整性和可靠性。

04

高熱導(dǎo)率

熱管理在電子封裝中至關(guān)重要,過多的熱量會(huì)降低電子元件的性能和壽命。陶瓷基板在這方面表現(xiàn)出色,具有高熱導(dǎo)率。這一特性能夠有效散熱,防止熱量積聚,確保電子設(shè)備的最佳工作條件。在需要大量熱量產(chǎn)生的應(yīng)用中,如功率電子和高功率放大器,高熱導(dǎo)率尤為寶貴。

05

 出色的氣密性

氣密性或保持無滲透密封的能力,在某些電子封裝應(yīng)用中是至關(guān)重要的要求。陶瓷基板具有出色的氣密性,防止水分、氣體和污染物的進(jìn)入,這些物質(zhì)可能會(huì)降低敏感電子元件的性能和可靠性。這一特性使陶瓷基板非常適用于需要高度防護(hù)環(huán)境因素的應(yīng)用。

06

化學(xué)穩(wěn)定性

 在許多行業(yè)中,電子設(shè)備可能會(huì)遇到惡劣和腐蝕性的環(huán)境。陶瓷基板以其卓越的化學(xué)穩(wěn)定性為這種情況提供了堅(jiān)固的解決方案。它們具有抗化學(xué)反應(yīng)的能力,確保即使在惡劣條件下,電子元件的長(zhǎng)壽命和可靠性。這一特性在航空航天、汽車和工業(yè)應(yīng)用中尤為寶貴,這些應(yīng)用中暴露于化學(xué)品和侵蝕性物質(zhì)是常見的。


Part.2/ 常用陶瓷基板材料


各種陶瓷材料在電子封裝中都被用作基板。每種材料都具有獨(dú)特的特性和局限性,使它們適用于特定的用途。讓我們探討一些常用的陶瓷基板材料:

01

氧化鋁

氧化鋁,也稱為氧化鋁(Al2O3),是電子工業(yè)中廣泛使用的陶瓷基板材料。它呈現(xiàn)出純白色,具有良好的綜合性能,包括良好的電絕緣性、高熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)性。氧化鋁基板多才多藝,適用于從消費(fèi)類電子到功率模塊等廣泛范圍的電子設(shè)備中。

02

氮化鋁

氮化鋁(AlN)被認(rèn)為是高度集成的半導(dǎo)體基板和電子封裝的理想材料,因?yàn)樗哂凶吭降臒釋?dǎo)率、良好的電絕緣性、低介電常數(shù)以及與硅的熱膨脹系數(shù)的接近匹配。這些特性使氮化鋁基板非常適用于需要有效散熱的應(yīng)用,如高功率LED、激光二極管和功率電子設(shè)備。氮化鋁呈灰白色,因此與氧化鋁基板很容易區(qū)分。

03

硅氮化物

硅氮化物(Si3N4)具有出色的機(jī)械性能,包括高強(qiáng)度和斷裂韌性。它還具有低熱膨脹系數(shù),可以與其他材料(如硅)相容。這些特性使硅氮化物基板成為高強(qiáng)度電子器件基板的有吸引力的選擇,這些器件需要機(jī)械強(qiáng)度和高熱導(dǎo)率。

04

碳化硅

碳化硅(SiC)以其出色的綜合性能脫穎而出,包括高熱導(dǎo)率、良好的抗氧化性和優(yōu)異的電絕緣性。這些特性使SiC基板適用于需要散熱關(guān)鍵的應(yīng)用,如高功率電子、電動(dòng)車功率模塊和高溫傳感器。然而,SiC的高介電常數(shù)和低抗壓強(qiáng)度限制了其在高密度封裝中的使用。

05

氧化鈹

氧化鈹(BeO)具有高熱導(dǎo)率和優(yōu)異的電特性,使其成為需要高效散熱的電子封裝應(yīng)用的吸引人選擇。然而,需要注意的是,由于其自身的毒性和高昂的生產(chǎn)成本,氧化鈹存在重要的限制。因此,其使用僅限于其獨(dú)特屬性至關(guān)重要的特定應(yīng)用領(lǐng)域。

06

硼氮化物

硼氮化物(BN)具有出色的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能。它在各種電子封裝場(chǎng)景中找到了應(yīng)用,包括雷達(dá)窗口、高功率晶體管封裝和高溫環(huán)境。然而,高昂的成本和與硅不匹配的熱膨脹系數(shù)限制了硼氮化物在高熱導(dǎo)陶瓷材料中的廣泛使用。

      在常用的陶瓷基板材料中,氧化鋁以其出色的綜合性能成為一種多才多藝的選擇。氮化鋁,憑借其卓越的熱導(dǎo)率和電絕緣性,非常適合高度集成的半導(dǎo)體基板。另一方面,硅氮化物在機(jī)械強(qiáng)度和與其他材料的兼容性方面表現(xiàn)出色,使其成為高強(qiáng)度電子器件基板的理想選擇。

      請(qǐng)記住,選擇合適的陶瓷基板材料只是成功電子封裝的一部分。其他因素,如設(shè)計(jì)考慮、制造工藝和環(huán)境要求,也起著至關(guān)重要的作用。然而,通過利用陶瓷基板的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),您可以確保即使在最苛刻的條件下,您的電子設(shè)備也能具備可靠性、性能和長(zhǎng)壽命。

如果您有進(jìn)一步的問題或需要針對(duì)特定應(yīng)用或材料選擇的幫助,請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們。我們的專家團(tuán)隊(duì)致力于為您的電子封裝需求提供全面的指導(dǎo)和解決方案。


深圳市金瑞欣特種電路技術(shù)有限公司

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通過公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)的不懈努力,現(xiàn)已成功研發(fā)微小孔板、高精密板、難度板、微型化板、圍壩板等,具備DPC、DBC、HTCC、LTCC等多種陶瓷生產(chǎn)技術(shù),以便為更多需求的客戶服務(wù),開拓列廣泛的市場(chǎng)。

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